Свежие комментарии

Оптический пирометр

Если мы имеем платину, а тем более — тонкую платиновую проволоку и научились прятать ее в вакуумную колбу, то мы можем замутить интересную вещь — оптический пирометр. То есть — бесконтактный измеритель высокой температуры…

Принцип действия пирометра прост до безобразия. Проволочка в лампочке разогревается от батарейки через реостат, чтобы можно было регулировать накал. Если посмотреть через лампочку на раскаленный предмет и покрутить настройки накала, то когда температура спирали совпадет с температурой раскаленного предмета, эта спираль на фоне предмета «потеряется» (человеческий глаз очень чувствителен к разнице яркостей красного света).
Осталось только откалибровать прибор.
Собственно, на этом все.

Измерять температуру можно, начиная с 600oC, потому что ниже лучи инфракрасные и человеческий глаз их просто не видит. То есть если металл нагрелся так, что начал светится — можно измерять.

Самое интересное — и реализация ненамного сложнее.

pyromrter

Главная деталь — лампа с раскаленной спиралью. Спираль совсем не обязательно должна быть платиновой или вольфрамовой — подойдет даже углеродная нить, которая использовалась в конце 19 века в лампах Эдисона.

Поэтому пирометр попаданцу будет доступен сразу после того, как он сделает гальванический элемент и научится вакуумировать лампы с углеродной нитью.

Основная проблема такого пирометра — это разряженная батарея. Поэтому калибровать ручку реостата нельзя, нужно поставить амперметр, проградуированный в градусах температуры.

Так как мы ориентируемся на свечение с длиной волны 0.65 мкм, то в современных приборах ставят красный фильтр, который пропускает только эти 0.65 мкм, чтобы остальная муть не мешалась в кадре. Ну и конечно, современный пирометр имеет линзы — он по конструкции телескоп.

Вот с чем придется повозиться — это с калибровкой.
Дело в том, что расчеты температуры на основе сопротивления нити и напряжения батареи попаданцу помогут несильно. Ну, это если он вообще с этим справится с требуемой точностью. Просто видимая температура всегда чуть ниже истинной. При этом для разных материалов она чуть-чуть колеблется. Поэтому калибровать придется чисто практически — например, по температуре размягчения стали или температура точки Кюри (определяется магнитом). Шкала выйдет приблизительная, но со временем она будет уточняться.

И еще — при измерении высоких температур (больше 1500oC) легко пережечь примитивную нить. Поэтому даже сейчас для этого существуют фильтры, которые затемняют нить и можно измерять высокую температуру со слабым нагревом нити. Для этого на амперметре у попаданца должны быть две шкалы — со светофильтром и без. Хотя вопрос в измерении 1500oC для попаданца возникнет не скоро.

Несмотря на простоту прибора, теория под ним достаточно сложная — это свечение абсолютно черного тела. Это свойство заметили очень давно и оно стало одной из причин для появления квантовой теории. Первые попытки построить такой пирометр относятся к 1783 году, но тогда его не оценили. Пирометры более-менее современной конструкции появились в 1901 году — то есть когда металлургия шагнула на новый уровень и потребовались удобные методы контроля. Но ведь попаданец одной из первых вещей в любом случае будет развивать металлургию, верно?

Обычному человеку такая вещь незнакома.
Просто потому, что не нужна ни для чего.
Однако, в сталелитейных производствах, да и вообще — где есть обработка горячего металла, такая штука суровая необходимость. А закалка? А сварка?
Вот просто — должен быть пирометр и точка, без него не обойтись!

Конечно, современный пирометр по сравнения с таким — это реактивный самолет по сравнению с бумерангом. Профессиональный пирометр легко измеряет от -50oC до 3000oC, при этом подключается к компьютеру и поэтому может работать в автоматическом режиме. Там уже принцип действия чуть другой, он измеряет не видимый красный свет 0.65 мкм, а инфракрасный. Но и только.

Почему-то попаданцы всегда мыслят с бытовой точки зрения. Я встречал три книги, где попаданец мастырит мясорубку, но ни одной (!) где попаданец строит пирометр для выплавки и обработки стали, ну хотя бы на производстве мясорубок…

36 комментариев Оптический пирометр

  • o.volya

    Для производства мясорубок нужно только чугунное литье и лужение. И потребность в мясорубках исчисляется тысячами и бабла можно наварить милионы. Так что ИМХО мясорубка гораздо более логичная цель для производства чем пирометр который ещё и отколибровать замучаешся.

    Чем это вдруг стали неугодны методы мастеровых по контролю температуры? Цвета свечения металла, форма и длинна искры и т.д. (я в этом не разбираюсь но читал что старые мастера в Сталинские времена и без приборов давали стабильное качество металла)

    • lexarum

      << Чем это вдруг стали неугодны методы мастеровых по контролю температуры? Цвета свечения металла, форма и длинна искры и т.д. (я в этом не разбираюсь но читал что старые мастера в Сталинские времена и без приборов давали стабильное качество металла)
      20 лет опыта ? Где попаданец таких мастеров возмет в достаточном количестве ?

      • Taras

        А где он возьмёт метрологов с полувековым опытом сталеварения? Рассчитать же шкалу он не сможет.

    • kraz

      Конечно, при среднем потреблении мяса на человека в несколько килограмм в год (в 1913 году в России потребляли 0.74 пуда в год на душу населения, включая мясо птицы — и это совсем не средневековье), то спрос на мясорубки будет массовый.
      Ну и цена мясорубки при массовом спросе упадет — где-то до стоимости половины кареты, а не двух.
      Очереди будут за этими мясорубками, как в СССР за туалетной бумагой (по крайней мере как в голливудских фильмах нас показывали, ага).
      Мясорубка ведь — предмет первой необходимости, смотрим местный форум.

      А у мастеровых, конечно, хорошие методы контроля за металлом, «как луна за облаками после теплого дождя в начале ноября». Да и по форме искры температуру можно точно измерять. Потом приходилось из боя время от времени выходить и меч разгибать, но это же мелочи, прямо слово! Зато это качество было стабильно!

      • Olga G.

        >> Потом приходилось из боя время от времени выходить и меч разгибать,
        Ить… А я, наивная, думала, что холодное оружие ковалось… (века так до 19 точно, даже на заводах Круппа и Золингена)

        • kraz

          Конечно, ковалось! Отлитым мечом не помахаешь.

          Другое дело — из чего ковалось. Между железом и сталью очччень большой промежуток. А еще проблемы закалки.
          Тут есть статья про определение момента закалки, там только самый-самый краешек затронут.

          • Olga G.

            Во-во, закалка. Из некогда прочитанных наискосок «мурмуаров» всяческих военных сложилось у меня ощущение, что их оружие не столько гнулось, сколько ломалось. Т.Е. сталь была достаточно упругой до какого-то предела, а после — хрясь и на переделку.
            Ну, с учетом грамотности вышеуказанных вояк, можно предположить, что у них-то оружие было нерядового качества, поскольку описания всяческих железок немалое место занимают (ну, как у нашей молоди — гаджеты)

            • Hludens

              В зависимости от века оно делало и то и другое и даже оба пункта разом 🙂
              Опять же, в зависимости от века и местности гнущийся железный меч может быть как супер гаджетом (Он ЖЕЛЕЗНЫЙ!!!!) так и устаревшим дерьмом (он гнется!)
              Причем если меч делает местный кузнец то черт его знает что страшнее, путь лучше гнется чем разлетается в дребезги от первого удара.
              Когда все меряется по цвету металла то только ОГРОМНЫЙ опыт кузнеца (и десяток технологических секретов) позволит сделать нормальное оружие.

              Так что этот девайс весьма ценен.

              • Olga G.

                Эх, чует мое сердце, к этому девайсу в нагрузку домна пойдет, а не кузня…

                • Hludens

                  ну, по большому счету да, скорее даже мартен :).
                  Хотя в кузне он тоже будет весьма полезен.

                  • Olga G.

                    Ну да, ну да,… приобресть набор компьютерной диагностики, шоб «копейку» чинить…

                    • kraz

                      Не так. «А зачем я буду покупать комплект ключей для копейки? У меня же есть кувалда — ей можно болты позабивать!»

                      Я еще буду расписывать вопросы с металлургией. Там все ох как непросто, подозреваю что еще сложнее, чем с радиолампами.
                      И рекомендую все же почитать статью про закалку, там самый-самый-самый краешек, наверное, сотая часть проблем — но хоть будет понятно что за проблемы.

                    • Hludens

                      Ну, при наличии платины изготовление этого приборчика элементарно, платиновую проволочку даже вплавлять в стекло и вакуумировать не нужно, можно просто любым инертным газом колбу закачать и залить сургучем.
                      Без платины сложнее- придется возиться с вакуумом, но все же прибыль от такого прибора слишком велика. Точность контроля температуры дает единообразие результатов при ковке, плавке (причем не только стекла), закалке.

                    • kraz

                      На самом деле можно и без платины, а с дополнительными светофильтрами. Оно усложнит калибровку в разы, но сработает (про фильтры в статье есть).
                      Вакуум не нужен, достаточно только азота (то есть выпалить кислород), хотя лучше всего какой-нибудь аргон. В классических лампочках накаливания ведь не вакуум.
                      Более того — вакуум не должен быть, потому что в нем выше испаряемость нити накаливания.

                      Другое дело, что тут калибровка — много-много сложнее, чем сам девайс.
                      Тут нужно составлять таблицу ключевых точек, по которым можно откалибровать, я пока не задумывался.
                      Но это еще та задача, тут работы непочатый край…

                      А про единообразие…
                      Тут даже не единообразие нужно, а именно требуемый результат.
                      Массовое производство — оно еще когда будет, а 20 раз переделывать девайс и все равно не попасть в режим — обидно.

                    • Hludens

                      //Другое дело, что тут калибровка — много-много сложнее, чем сам девайс.
                      //А про единообразие…
                      В том то и дело! Некалиброванным прибором можно проконтролировать одинаковость температур вчерашней и сегодняшней плавки/закалки.
                      т.е. на амперметре пишем любую линейную шкалу, и запоминаем что вчера закалку делали при значении 42. Если эта закалка вышла хорошая- сегодня тоже делаем при значении 42. А уж какой температуре эти 42 соответствуют- дело десятое.

                    • kraz

                      Тут ключевая фраза «если та закалка вышла хорошая».
                      А если не вышла? И предыдущие 20 не вышли?

                      Хотя, если реально не получится откалибровать — то останется именно описанное вами.

                    • Nw

                      А как воспроизвести результат если пирометр поломался?

                    • Hludens

                      //Тут ключевая фраза «если та закалка вышла хорошая».
                      //А если не вышла? И предыдущие 20 не вышли?
                      Так тут ключевой момент- без ТОЧНОГО знания состава того что закаливаем, знание температуры ничего не дают 🙂
                      т.е. Хоть с калиброванным, хоть с не калиброванным пирометром, закаливать, поначалу, придется на общих ощущениях мастера. Собственно его опыт мы и будем перенимать на цифровой лад 🙂

                      //А как воспроизвести результат если пирометр поломался?
                      Однозначно хранить эталон. Но с кустарным изготовлением проволочки пирометра хрен что выйдет, нужно каждый из них настраивать отдельно. Поскольку толщина проволочки будет блуждать то и ее сопротивление и ток через нее будет у разных экземпляров разный…
                      Так что только индивидуальная калибровка.

                    • kraz

                      >>без ТОЧНОГО знания состава того что закаливаем, знание температуры ничего не дают

                      Ну вот дойду до металлургии, буду всякие разные методы определения выкладывать.
                      Пока только про определение точки Кюри магнитом.
                      Эх, многое придется вспоминать…

                      Поскольку толщина проволочки будет блуждать то и ее сопротивление и ток через нее будет у разных экземпляров разный

                      Проволоку можно очень точно калибровать по параметрам длина-сопротивление.
                      Сопротивление можно очень точно сравнить с эталонной проволочкой по мостовой схеме (там сотые и тысячные доли ома).

                      Вот с чем будут проблемы — это с калибровкой вольтметров. Тут ведь даже не положение стрелки отрегулировать надо, тут всякие нелинейности будут при намотке катушек от руки…

                • Taras

                  Как Вы в домну заглядывать будете? Она в нагрузку к термоэлектрическому преобразователю пойдёт. А к пирометру мартен при существующей домне. Попадайте в соответствующий век и будем Вам счастье. Не забывайте про злостное колдунство под названием авторский произвол.

      • Taras

        Я с 1997-го по 2012-й мяса и килограмм не съел. Именно поэтому я не смогу натереть фарш для пельменей или беляшей на тёрке. А если готовить мясо пудами в день, то можно научиться и ножом его измельчать, и даже молоток на кухне юзать. Если ещё повар при этом — раб, то мясорубку признают вредной.

        • Муравей

          Так вы веган, я то думаю, чего такой невменяемы попаданец на сайте: что ни комент, то брюзжание. Животных убивать грех! Мясоеды! Дебилы! Надо есть людей, они тупые и бесполезные!
          Ну как, нормально? И не глотай слова. И мне не тыкай. Своему дитенку тыкать будешь. Налим никодим гордится собою, налим никодим носит шапку соболью, ни перед кем ее не ломает, логики тоже не понимает. А то умищще то, умище! Правда, бестолковое. Я собрал тут все типичные фразы под копирку этого тараса, чтобы вы прониклись. Неужели невозможно забанить его?

    • >>>Для производства мясорубок нужно только чугунное литье и лужение. И потребность в мясорубках исчисляется тысячами и бабла можно наварить милионы.

      Для производства чугунных котлов и сковородок и лужение не нужно, а спрос измиеряется десятками и сотнями тысяч… 🙂

      • Taras

        А с какой точностью Вам нужна температура литейного чугуна? Ничего, что кое как подобрать её по завиванию бороды мастера сможет любой подмастерье литейщика, не говоря о самом мастере?

  • Здравствуйте, я в этой теме ну совсем уж начинающий и опыта как такового пока нет, знающие люди подскажите нельзя ли заменить эту самую проволочку пирометра на что-то уже готовое например на обычную лампочку накаливания или что-то в этом роде?

    • kraz

      А она и есть как из лампочки накаливания.
      Но такие пирометры работают на температурах выше 600 градусов (до этого нить не светится видимым светом)

    • Taras

      Лампочку накаливания тоже сделать надо. Причём, технология покруче будет, потому что проволоку в пирометре калят до красна, а ту же проволоку в лампочке — до бела. При этом конструкция та же, только баллон нужен выше качеством.

  • letbur

    ИМХО, для ковки и закалки пирометр не очень нужен. За время, пока его делаешь, можно 10 раз научиться определять температуру методом «метал цвета утренней луны в луже, оставленной рыжим псом. Местные кузнецы с этим методом уже давно знакомы и пирометры будут покупать вряд ли. Кроме того определение температуры на глаз полезны при отпуске стали (особенно при производстве пружин). Цвет меняется, но пирометр бесполезен — изделие не светится. Смотрите про цвета побежалости.

  • Taras

    «Если мы имеем платину, а тем более — тонкую платиновую проволоку и научились прятать ее в вакуумную колбу, то мы можем замутить интересную вещь — оптический пирометр. То есть — бесконтактный измеритель высокой температуры…

    Принцип действия пирометра прост до безобразия. Проволочка в лампочке разогревается от батарейки через реостат, чтобы можно было регулировать накал. Если посмотреть через лампочку на раскаленный предмет и покрутить настройки накала, то когда температура спирали совпадет с температурой раскаленного предмета, эта спираль на фоне предмета «потеряется» (человеческий глаз очень чувствителен к разнице яркостей красного света).
    Осталось только откалибровать прибор.
    Собственно, на этом все.» Может тогда фольфрам заюзать? Он потугоплавче вроде.

  • Taras

    «Но ведь попаданец одной из первых вещей в любом случае будет развивать металлургию, верно?» Наоборот, именно металлургия имеет шанс остаться единственным, за что попаданец не возьмётся ни где и ни когда. Ядерный реактор во вторую мировую? Немцы уже пробовали строить. Подсказать конструкцию топливных сборок и материал кладки — дело как раз попаданческое. Ракеты? По факту вообще древняя технология. Именно жидкостный ракетный двигатель? Ну тоже можно начать с маленьких. Термояд? Далеко не факт, что он требует размеров ITER. Нанотехнология? Там ни много сырья, ни больших машин не нужно, а если правильно попасть, то все смежные технологии уже будут. Микроэлектроника? Попробуйте без хронофизики доказать, что ни один попаданец не занимался проектированием. И только в металлургии попаданца заранее испугают печи КМК.

  • Taras

    «Так тут ключевой момент- без ТОЧНОГО знания состава того что закаливаем, знание температуры ничего не дают » То есть Вы предлагаете выбросить с металлургических заводов всё, что измеряет температуру и не вспоминать об этих приборах века как минимум до 25-го. Потому что в реале попадают или по одному компоненту в одной точке, или по температуре также в одной точке. А печь большая и состав расплава там гуляет вместе с температурой. При электрошлаковом литье в одной отливке бывает на поверхности серый чугун, внутри — сталь, а между ними — белый модифицированный чугун. Причём, это делается ещё и специально.

    • Hludens

      Идиотское выдергивание фразы из контекста спора-признак или тролля или скудоумного, неспособного удержать в голове больше одной фразы… Как тролль вы так себе…

      • Taras

        «выдергивание фразы из контекста» Что я откуда выдернул? Цитату в студию. «или скудоумного, неспособного удержать в голове больше одной фразы» Тебе мама ещё не сказала, что мерить других по себе стоит далеко не всегда? «Как тролль вы так себе…» Во-первых в русском три местоимения второго лица: «ты», «Вы» и «вы». Единственного числа — первые два, «вы» — множественного. Фраза «как вы, дорогой читатель, уже знаете» — обращение ко всем читателям в лице одного. Поэтому множественное число. А личное обращение должно быть единственного числа. А во-вторых нафига мне троллить?

  • Taras

    «Основная проблема такого пирометра — это разряженная батарея. Поэтому калибровать ручку реостата нельзя, нужно поставить амперметр, проградуированный в градусах температуры.» Не реостата, а реохорда. В принципе это то же самое, но точнее и предназначено для измерений.

    • Муравей

      Нет, не реохорда а таки реостата. Реохорд используется в мосте сопротивлений для измерений, у него мощность мизерная, а у реостата — само название говорит за себя — он регулирует, то бишь пропускает через себя весь ток. И если через реохорд идут десятки микроампер, то через реостат могут амперы гулять, в предельном случае — тысячи ампер, на тормозных сопротивлениях локомотивов и кранов, а это многосекционные реостаты в своей сути.

Leave a Reply to Муравей Cancel reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>