RAPORT Nr <258/ХШ/РР SPEKTRALNY REJESTRATOR TEMPERATURY SRT. ях&рны^мфпьйовшщ WARSZAWA 1971 IN STYTUT В/ШĄŃ : J Ą DROW Y С Н

Transkrypt

1 Nr 1258/XYHI/PP IN STYTUT В/ШĄŃ : J Ą DROW Y С Н ях&рны^мфпьйовшщ ИНСТИТУТ INSTITUTE- ÓF NOG!LEAR RESEARCH; RAPORT Nr <258/ХШ/РР SPEKTRALNY REJESTRATOR TEMPERATURY SRT 3. LICK1 WARSZAWA 1971

2 This report has been reproduced directly from the best available copy Распространяет: ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР ПО ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИЙ при Уполномоченном Правительства ПНР по Использованию Ядерной Энергии Дворец Культуры и Науки Варшава, П о л ь ш а Available from: NTJCLEAH ENERGY ШТОВДАПСЖ CESOJER of the Polish Government Commissioner for Use of Nuclear Energy Palace of Culture and Science Warsaw, Poland Drukuje i rozprowadza! OŚSODEK татонмасл O EHERGII JADROWBJ przy Pełnomocniku. Rłą&tł dla Sprasr Wykorzystania Energii Jądrowej Warssswa, Pałac Kultury i Banki Wydaje Instytut Badań Jądrowych Nakład 400 egz., Objętość ark. wyd. 4,56, Ark. druks'si, Data złożenia maszynopisu przez autora 2?.Х.48?0, Oddsno do druku 11.1-Й Druk ukończono W mu : SV-09/250/66, Zam. nr 83/71

3 XHSTTTU? BADAM J DROVTCB SPBKTR1I#Y REJESTRATOR TEMPERATURY / SRT / ТШ SPECTRAL TEMPERATURĘ RECORDER / SET / СПЕКТРАЛЬНЫЙ РЕШСТРАТиР Т?:..:.!..?лТ^РЫ /СРТ / Janusz Licki W pracy przedstawiono spektralny rejestrator temperatury, -a skrócie srwany SRT, przeinaczony do pomiaru lrysokich teaperatur /do 25OO E/ ga Ów /plazasy/ w komorach spalania i kanałach generatorów MED, Temperaturę głau określa eię aetodą rejestracji besiraglęanego natężenia nasyconej linii rezonansowej. Spektralny rejestrator temperatury składa się z:monochrousatora połączonego г fotopowielaczem, rejestratora, wzorcowej lampy wolfremovej kondensora i zwierciadła płaskiego. W pracy szczegółowo opie&no s poszczególne elementy układu, skalowanie całego układu i poaiar temperatury gazu, Dokładnośó pomiaru teaiperatwy gazów prsy рошюсу SRT zależy od grubości optycanej plasray, sssrokosci sscseliny

4 i etoisunku grubości irar 1nry prsyścieruao j w kanale do szerokości kanału* pracy prsedstawiono aetody sfcap*ry»srifcslld O okr«śl r>±» dokiadbośoi poaiaru. Obecność «arstwy prayśoleonej w kanale generatora gsaiejesa dekładaośe* poai&ru temperstory. ujeamy trptjv sożna ogradi.e»yć Зо mibiarosa praea odpo- -sjbćr essrofcoźci szcseliny aiorłochro^tora i atrotmnie ^kaisaissi natęźesia apsktralnsj liail. The s per pressnte the spectral temperature recorder in short cajj«d. SR5, which Is designed to seasurs hl^h /to 25OO S/ ef gassg /plassa/ in the coaibustion and KED duot. Эхе temperature of gasss Is by the aethod of rseordiąg of absolut saturated lias intensity, The spectral t iaperattir@ recorder coasiats of a Eionochraaator which is connect*d with photomiiltlplier, recorder, stanc'.art trmgstea 1акр г Qond nser aud jcj.rror. In the paper there ie gi^ren a detailed description of several alemants of the eyates, the calibration of tł-. ayateib asd tha temperature aeaeursiasnt of g&s^s. The accuracy of taaperfttttro a@asur«eent of gases, by aeans of SST- depends oa the optical thicknass of & plaessi» the width of slit of ffioneehroxaater and the ratio of the boimd ry layer thiclmsee to the duct width. In the pap r are presented the experimental methods of determination the accuracy /of temperature Beasurem&t/. A boxmdaurv layer ia the generator duet impairs the accuracy of teiep«ra«tur* aeaexcreaent 2t«negative influence шау be t the Blalaua by the suitable ehoioe tfe# width of of BOLosbroaai^r assi recording intensity froa regioa of the «udjrae line intensity,

5 Аннотация В работе представлен спектральный регистратор температуры» сокращенно СРТ. Прибор предназначен для измерений высоких температур (до 2500 К) газов (плазмы) в камерах сгорания и каналах М1Д генераторов. Температура газов определяется методом регистрации абсолютных иптенсивностей насыщенной резонансной линии. Спектральный регистратор состоит из монохроматора соединенного с фотоумножителем, регистратора, эталонной вольфрамной лампы, конденсора и зеркала. В работе даны подробная опись отдельных элементов системы, градуировку системы и измерения температуры газов. Точность измерений тепературы газов при помощи СРТ зависит от оптической толщины плазмы,ширины щели ыонохроаатора и относительной толщины пристенночного слоя. Б работе представлены экспериментальные методы определения точности измерений. Присутствие пристенночного слоя в канале генератора снижает точность измерений. Его отрицательное влияние можно ограничить до минимума при помощи соотвеявущего выбора ширины щели ионохроматора и регистрирования области максимума интенсивности спектральной линии. iii

6 I. QDIB II Bxadoirs,.!, opis ppggoze^óljyyeli aleiasatóy a<, Prajrrsąd b. Układ rejestr j 1, Fotopowielscz ć. Sejsstrator o. Układ do ukalowaaia т. 1йшра wsoroova г układea zasilający 2. Zwierciadło płaski III. ОЪе>гз^а itbładu ^. Skalowanie układu b. Porlar teaperatury gazu c. Dokładność poaiaru temperatury gazu przy ропюсу SRT d Pomiar temperatury gazu w obeoności ^arat^y prisyściennej Г7, Literatura V. Uzupełnienie ±r

7 I. OPIS PH2TS2#DU У г а егпа с żeni е Spektralny rejestrator temperatury j st prs diaiot@b patentu PRL Nr na "Sposób spektralnego pomiaru wysokich tenperatur gazów oraz urządaenie spektralne do stoe «ftuxia tego аровоьи" [1] będącego własnością Inetytutut B&uiń Jądrowych «Wsrssawa» fwóreaaii wyn&lasku są; prof.dr Wojciech Brzozowski i dr Szyson Suck wer s Prototyp t go ursą&senia scetai wykonauy i przebadany v Pracowni Spektroskopii Р1агшу w Zakładzie Pisyki i «chnik± Plaeay pod kierimkiea dr Szymona Suckewera. Spektralny rejestrator temperatury (SRT) prseznaosony jest do posiiaru «ysokich temperatur g&zóy /płomieni/ w коstorach a pałania p kanałach generatorów MHD itp. Zwykle wysoki teaperattiry ^zów w tyoh układach określa się Bstodą edwróoenia linii sodu [2,3,4,5«б]. Podstawową wadą urządzeń pabl&rauyoht opartych na tej ssendzis, jest niesosliwoź<5 aatyohiaiast-owego określenia temperatury gaau. Układy te nie pog&al&ją również na badanie bardzo szybkich smian temperatury. Dokładność t&&ioh pomiarów j st niewielka gdy w gazie wj~ stępują olała rozpraszające światło biegnące ze źródła wzorcowego. Hemparatura jeet wielkością, która ma zasadniczy wpływ na prsebieg prawie wszystkich zjawisk fizycznych i technologicznych. Dokładna snajeffiość tesaperaturj gazu jeet niezbędna do sresumienia procesów saohodsących w koaorse /lub kanale generatora MHD/ jak rówaiaź do kierowania, przebiegiee tych procesów. D t@go G*1U nadaj«się spektralny rejestrator teauperat'-sry, b wi sa usośliwia ciągłą rejestrację teepermtixry badanego obiektu. W połączeniu s oscylografem uaożliwia pomiar szybkich ssilan taaaperstury. Wateą saletą tego przyrządu jest

8 prostota działania i łat^ć bełu^*. У ainiejss^j pracy prsśsdet&wiono przyrząd d@ jgmisxu isapar&tury gazu do 2500 * Rozpoczęte prace nad. rosss rs Ql E zakresu miorsonych tаварага tur do S e Do pomiaru temperatury gaizu przy ponocy spaktralnsgo rajaatratora temperatury potrsetmy jast jeden otwór pomiarowy w кошогев /lub fra.nal'a/ tzw. irai@rnik e Jsżeli dysponuj шу lotc»ybi t prsjrs^se SRT można gazu жш-ósmo as@todą r«j straoji linii Jak tej Unii [7] Praca ta adresowana jest do użytkowników SRT r stąd też jest w ni j sscaegółcmy opis prsyrsądu i j go 2aaada działania spektralnego rejestratora tamperafcury opisana jett ir pracy S.Suckewers. [в] przedatawion@j na Międzynarodowya Sy^pozjus Generator ówmed w Warsza%rie 1968 r. Poaiar temp&ratury ga.su tym układem pol ga na rajeetra» cji bezwzględnego natężenia rezonansowych linii sodu lub innych pierwiastków /np pot-su/ ^r obesarze BakeiEusi natężenia tych linii. Pierwiastki te* o ii ni występują w gazi, ттрго^аава się do gazu w postaci &lk hol wyoh roztw r<fo wodorotlenków /HaOH lub EOH/ [7] lub wodnych rostworów soli E^CO,» w których sód występuje w portael domieszek [b]. Hatężenie linii spektralnej zależy nie tylk od temperatury ale i od eseregu innych parasietrów, z których najważniejszymi są:koncentracja atomów posiewu /sodu lub po* 3u/, grubość optycena promieniującej warstwy gazu warstwy przyściennej.

9 Aby móc wytnie zjć temperaturę na psdst&slo natężenia linii f oal» y uprsodnio określić sal«in«ćć natężenia linii od. posostftłyeh poxaaotirow. Część BW*J drfegi premieaiewanie prsebyra wewaątrs gdsi jeat p eh2anigm. Zj&ircLeko te nazywa się Wyobreźsy aobie że t? ksmale /koaorz apal&nia/ 1»»'йвга1осйа wers^wę gaz^ł o gpubośol 1 i konceatrmcji J/ ato»óv aaitująoyeh &шщ linię, Zgodnie % pr*wsm KlrcKhoffa warstwa gazu grubości их i tesperaturse f wy prosi ni owi У L - aatęśenis рг 1еМ. ^ш^а ela-ta dobkonal csarn go *' tssap«r turs f dla dltł ści fali Л. - wsp^esyaaik &ba rpo;ji premieniewania о AT *ч г śe± fali A, który B&leuj od kenceatracji Rtoaó^ i stslj jh cha.rakterystiją~ oysh te % щу Dokłsdns wyrażeni n w usupsłaieniu, Prsj prsseobsdsosllu t g@ pr^aieaie»«aia przce waretwę o gruboж isastępaj j@go osłabienie i s r sp.strywan«j grub śei waret^y /ed 0 do I / smstępti^ąo ^yraienie ш. eatężenl dxdx-b X T tt-e в v i Effitfi@ni lisdi spelrlrfelnej тягаъя j et lub т&тх omtętsiiiu priebiovaai oi&la Zaltoty t d tm* srubośoi ptyesaej ^i dla fiaasj Mali- J@śeU?^ e T '^ «-i * s rórmania /1/ te natężani linii j st properojenajja do X^T

10 Na rysunku 1, zaczerpniętym z pracy [1], prcypadek te* reprezentuje kontur oznaczony liczbą 1?. Przy X% j iy> i natężenie linii w obszarze średka linii Я o Jeerfe równe natę.żeijlu promlemlowania ciał* deckesale os*rm*g«. Na rye. 1 reprezeatują ten preypadek kentury oznacsene licsbasł U Z pracy [j\ vyalka, że ju± dla 7С лт -1-5" natężeale linii sp#ktral»*j w centrala»j części «eiąga varteec natężenia pr K& &lo*rania olała le czarnego /następuje nasycenie linii/. Prsj tenperaturse T» 2OOO*K edpowlaiia t» gęsteśoi J/ 4.10 ш&*ш6*/айг?r%j dsulseye wsreeeie ji at^ców posiewu rezseersa się "płaakfi" ceatralsa csęśd linii. Hastępuje rovniet poesersiaie linii ea jej /Ic iatva 15 i^ rys«1/, t aparatury gasu, prsy p^sfirsj ąpektrala@g» rej*s'fcratera t«sper tt ry 9 spr^^adaa eię de tutiforienla awneohr aater% n& środek iiaii (Л о ) 1 vyorasia tak asereketfci ezoselisy еаэсьг^ша-ёвга &A j^ ł 9 aby ebjąć esczellną linii, w Шбгуя j«j natężeni jeet rdime natężeniu dl«. niexbjt d^źysh k^sieentracji atemów peaiewu są eałe - as^atr«s& e Ozsaesa t 9 że d9 takich ps>potrs«tay j«st aeneohreaater o dużej gdolmeśei rozi układ rejestrujący odpwiednie wzaecnieniu. peaiaru teep^ratury gazu epektralnys rejestratora» z»le y od warteśsi współ zyrmik* wyświecania йшае^ linii [8], kreślsneg następująco Ha ryeunkp. 2 [8] przedstawione zależność dokładaeści określenia tpup&ratury plas^r prsy роюооу SRT od wartości wopółczynni

11 Жтщрвш. ciągła ва -fcys ryounk» «4рсяг1а&а temperaturze gazu T»25OO i;. Abj usyskać dokładność lepszą ni* 2* potrzeba by X hjłm większe ed 0.3. Wartość wspózozynnika wyświecanie. Unii zależy od kształtu liaii i od wybr&nej szerokości eaeselinj «yjściowej monoohrcmatora. Jeśli wybierzemy eerekodei szczeliny tak jak to «robiono dla konturu 15 z rya. 1 t» współczynnik ec jest prawie rómiy jedności. Do poblarów wybierać należy małe eserokości szczelin wyjściowych monoobrematora. Zapewnia to równi<si dtufcą wartość et a\mjra eygaału do tła [1O]. Wydzielając sa posooą spektralnego prsyrs^iu /копоcbrosatora/ «łeatralną cześć linii, i rejestrując jej natężenie za pomocą foto powielacza i rejestratora» aożna w sposób oiągły określić temperaturę plazmy po uprzednia wysk&lg^anlu układu. Podając sygnał z fotopowlelacza na oscylograf Rożna rejestioirać szybkie zniaiiy temperatury gazu. Do określenia temperatury gazu potrzebny jest wzorzec wysokich temperatur. Zastosowano tu wstęgową lampę wolframową» Używa się jej do skalowania układu. Ohreśla się wtedy zależność wychylenia pisaka w rejestratorze od temperatury lampy wzorcowej i na tej podstawie sporządza się skalę temperatur. pracy [7] przeprowadzono jednoczesne pomiary temperatury plazmy dwoma przyrządami; MI4 /opartym na uogólnionej metodzie odwrócenia l i n i i/ i SRT /opartym na rejestracji bezwzględnego natężenia linii/ Na rye.3 przedstawiono porównanie wyników [7]. I I. BODOWA I OPIS P0SZCZBG6LHTCH ELEKBHTtfW SPSE3RAI SS0 REJESTRATORA TEMPERATURY Schemat blokowy całego zestawu spektralnego rejestratora temperatury przedstawiono na rys.4. Spektralny rejestrator temperatury gazów składa się z następujących zespołów:

12 a - przyrządu spektralnego /monoehromatora/ b - układu rejestrującego 1 - fotopowielać za 2» rejestratora o - układu do skalowania /cechowania/ 1 - wzorcowej lampy z układem zasilającym 2 - zwierciadła płaskiego dalszej części pracy opisane są poszczególne zespoły. II a. Przyrząd spektralny /monoehromator/ Do pomiaru wysokich temperatur gazów potrzebny jest ssonochroisator о dużej zdolności rozdzielczej. Poszczególne linie rezonansowe /sodu lub potasu/ powinny być w ni* dobrze rozdzielone» Zwykle peaiary wykonuje się na jednej z linii sodu {X o «5890 i luk X o Я ) lub potasu (X o ж lub Я «4047 1). Przed pomiarami monocbroeetor należy dokładnie ustawić ва środek linii. Dokoaujeay tego prsy pomocy odpcvladedaj laapy np. niekociśnisniowej la«py sodowej jeśli poaiary prowadzić będziesy mi rezonansowej linii sodu» prsypadku braku odpowiedniej lampy aożna zgrubnie ustawić BO&eohroBator na A w oparciu o skalę długości fal w monoobromatorse a następnie v czasie pomiarów przez dokładne wybranie aakeinua wychylenia pisaka rejestratora przy Biniaalnyeh zmianach położenie pryzmatu. Ważnym zagadnieniem jest odpowiednie wybranie szerokości szczeliny wejściowej i wyjściowej /St i S2/ monochrobb&tora, gdyż to w istotny sposób wpływa na dokładność pomiaru tenperatury. Do spektralnego rejestrowania tenperatury w Pracowni Spektroskopii Plazny /B-T?III/ zafetbsowa&o monoehromator SPM-2 produkcji Carl-Zeiss Jena. preyrsądsie tym szerokości obu szczelin /31 i 82/ są jednakowe. Dyspersja linio- ^8, monoohroaatora z prysjatem esklanym G60 dla X»4000&

13 wynosi 20 1/ssą zaś dla X =6000 i ^ynoei 90 i/ншь Kondensor z diafragsa ustawiony jest w odległości dwóch ogniskowych od szczeliny wejściowej BŁonochrosE&tora, Csęeto wziernik ogranicza kąt bryłowy pod którym шойвгау obserwować plazmę w kanale. Biafragma юа zapewnić równość kątów bryłowych pod jasimi monochromator, a właściwie Jego asczelina wejściowa, widzi lampy wzorcowej i plazmę v kanale. II b. Układ r e j a e t r u j ą c y II D,1. gotopowielacz Do spektralnego rejestratora teaperatury potrzebny jest fetopowielacz o stosunkowo dużym wsaocnieniu prądowym gdyż eserokoeoi sscseliny wyjściowej Konechronatora. są zwykle sałe. Typ saetosovanege powielacza elektronowego saleźy od tego w jakiia zakresie długości fal będsieisy pracować. HajlcpBse eą do tego fotepowielacse z fotokatodą typu U (S13) lub TU. Charakterystykę spektralnej czułsśoi fotokatody typu U (S13) prsedstawiono na rys. 5 [141 * Do spektralnego rejestratora temperatury zastosowano fotopowielacs M12FQS35. Posiada on duże wzaocnlenie prądowe (10 ), saeroki zsjcres spektralnej czułości fotokatody /fotokatoda typu 313/^ «ałe wymiary [11, 12, 13]. fotopowielacsu tym występują dvi* elektrody prowadzące, które ograniczają skuteczną powierzchnię fotokatody Bitniejesając v ten spesób ргад cieuny od obszarów brzegowych fotokatody. Wzmocnienie prrądow^ elektronowego powielacza w csasie całego pomiaru peviimo być stałe. Wobeo togo niezbędne jest zastosowanie stabuisovtmego zasilacza wysokiego napięcia,aby uzyskać stałość wzmocnienia prądowego z dokładnością + 1$ aalezy zasilać 12 stopniowy

14 M12FQ335 wysokim napięciem stabilizowanym s dokładnością f' 08 *- дм да /zgodnie ae wzorem s^ fl - gdzie M = wzmoonitnie prądowe U. s napięcie zaeilania *П z ilość dynod/ Ds zasilania elektronowego pewielaesa M12PQS35 zastosowano zaeilaca P2S-5- II e b.2 a Reieetrator Ciągły zapis temperatury gazu otrsymujeacy press sstosotmnle rejestratora. Do układu potrsebny jest rejestrator e> odpowiedniej ccułoścl. Prced poaiare» temperatury gasu jisleży wyelcaloimć rejestrator. Dokładny opis cechowania podany jest w następnej części pracy. Do spektralnego rejestratora temperatury saateseiran a Moter Kompensator typ ekst1" proóukoji HEB. Rejestrator ten posiada ж>и±яой6 oiągłej regulacji jego csu łoi с i i wyboru rótnych prędkości pre@buyu papieru. II c. Układ do akłlewania /oechowania/ II o«1» Wzorcowa "****'pa s Jako wzorzec w spektralnym rejstraterse stosuje się wstęgową lampę wclframewą,. Utywa się jej do skalewania całege układu pemiarowege. Umie sto га się ją aa oal pr«rt«- padiej do esi ogtycsnsj moaochrceatera. Dla katdej lampy spersadsa si* jej charlkteryetyke term»tryczną. Jest to zależność temperatury włókna lampy od prądu płynącego w obwodzie lampy. Temperaturę włókna lampy określa się optycznym pirometrem ze znikającym włóknem. Typowa charakterystyka przedstawiona jeet na rys. 6. 8

15 Do aasilania wstęgowej l&spy wolframowej produkcji Philips potrtebny jest sasilaaa 20 И 10?. prototypowych ureądseni&ch SET do tego celu s&stoeowano transfoneatory 220 Y/9 V о иосу as* 200 W zasilane g autotransformatorów Dla zbadania stabilności pr-aoy tych zaailacey prsepre»ausono pomiary porównawcze E wykorsy staniem saailaesa e Sodllec a,. Jesi b, to vybokoetfebiliso^ani,' sa siląc с prądu stałego г ciągłą regulaoją posiadająoy stabilność napięciową 10 ртву faaiaaie s«pięcia sasilającego. II с o 2, foiarcj-adło _ płas^e ITkład nsleży turtawić tak, źa рггу pevnyra lustra proaisniowanie gagu o wysokiej po odbiciu od swierciadła i prsejiseiu prses soczewkę pada na szczelinę wejściową monochrobatora. Prsy obroeie lustra o 90^- w csasie skalowani a» światło s lasapy wzorcowej pada na sscselinę wejściową mo&ochrosatora, Ha rys»7 prsedstawiono fotografię całego układu spektralnego rejestratora temperatxzry z ręcsnysa ob^ot л lustra. III. Obgłuffa układu BT W piracy ae spektralnym rejeetratorea temperatury wyróżnić można dwa etapy; a - skalowanie całego układu b - pomiar temperatury gazu /płomienia/ III & gkalowania spektralnego rejestratora tecroeratury Cechowanie c&łego układu należy prseprowadsać prsed i po poaiarse teeperattn-y gasu. Skalowanie po pomiarach temperatury wykonuje się w celu sprawi«enib esy psraaetry układu /np. wsaocnienie fotopowielacs»/ nie uległy w czaeie eksperyment^ 9

16 Lampę vsoreoira do skalowania układu ustawia się tak by drogi optyosno od lampy i od plazay do szczeliny wejściowej monochromafeora były jednakowe. Cechowanie układu przeprowadzamy w następujący sposób s =. ustawiamy «onochromator /i/ na wybraną do pomiarów długość fali,» ust&laay szerokość szczeliny wejściowej i wyjściowej moneehromatora /31 i 32/ Hajlepiej wybrać jak najamiejesą szerokość szczeliny. Sprawa ta jeet b&rdsiej słożona w praypadku dużych grubośei warstwy preyśeiennej. Prolsłe» ten dokładniej oadwiony będzie w następnym rozdziale, - ustrwiamy zwierciadło /6/ tak aby proaieniowenie wychodzące z lajapy padało na szcselinę wejściową monoahroaatora, - uatalaay w jakie zakresie temperatur będsiaay pr*3wadei<* TOsiary, Potrzebne jest to do wybrania wartośoi sapięsia nasilania fotopowielacsa /3/. Wychylenie pisejoi /4/ przy wybranej najwyższej tempereturse powinno aieśeić się w sairesie rejestratora i irinno być DliEfeie WB&LB? s&lnesu dozwolonemu wychyleniu 9 - następnie określamy zależność" sychylsnia pieate w rejestratora od prądu podawł&ego na lampę wsoreotrą. Typową taką oharakterystykę przedstawiono na rys. 8 e Hachylenie bej charakterystyki zależy od wzmocnienia prądowego fotopowlelacsa. Erzywą podaną na rye. 8 otrzyaaao рггу zasilaniu fotopowielacsa M12PQS35 napięciem Ha podstawie zależności temperatury lampy od prądu płynącego przez wstęgę wolframową /rys. 6/ określamy podziałkę temperatur. Skala ta jeet nierównomierna. III b. Po wy skalowaniu układu pray stępujemy do poai&ru temperatury gazu o Zwierciadło płaskie uatawlaay tak aby promieniowanie, pochodzące $d ^isów w komorze spalani*, po przejśoiu prs«s kondensor /7 rys. 4/ podało na szczelinę wejśoiową aonochromatora. Sygnał z fotopowielaćza 10

17 йа rejeetziator. 2 wychylenia piies&fea rejestrato ra e4 ayttyes3^ na safe&ii.aktualną temperaturę gasra 3 Jeśeli 3#et ditigetrwaly i. odbyva się w truźsysa warunkach, wibrssje co pwaien о.аав aależy sprawiać ustasrisnie spektralnego m, ^.ksiiuiaa natężenia linii. Fotografię stai vi«jk& poaiarowago toapersttsrj gasó» w ftcetylenosre-tle&owa.;} k«khirrse epaleuaia a&inetaloranej w Ztółedsie lizyki i feofaniki Plasmy IBJ Świerk pokąsano na rye. 9. III e e Dokładność, geal^u. tg^vgqratury gazu epektralc^a Dokładność posiaru teapera-.tury g&zu. prsy роваоеу SET od dokłsdausśgis zastosjowvaej aetody poaaiaru s skalowania układu i odesyfcasla wartości wychylenia pisaka «rejastratorse. Dokładność sajaej metody pomiaru określona jeet wartością współcsynnlka / c / wyświecania danej linii. W pracy [?] podano szereg metod określania współczynnika ec. Prałrfeycznie w trakoie posuarów pojęcie o dokładności aetody «aozlivia prsejśeie s jednej linii dubletu rezonansowego na drugą [7]. Jeśli is кошогге spalania wykonano dwa otwory prselotewa te współczynnik e a»żna określić aą isetodą odwrócenia li&jju Inna metoda polega na sn&lisie konturów badanyoh spektralnych linii III d* jpomierff, t«apgrat\3ry gagu w obecneaci w kpkorse eisffilą w 1i* lub ^.2ytF obecnoeei warstwy przyściennej w btnale genera tara SHD na koat^r lixiii spektralnej i n* dokłads^ść trson ^ ргае&сл [7 i 18]. Stifierdsono tam, ż 11

18 występowania w kanale warstwy prgyściannej kontury linii stają elf eaaoodwrócone. W centralnej oaęśoi linii ^stępuje minimum wywołane pochłanianiem promieniowania w warstwie przyściennej«ilustruje to rya. 10 [18]. S&ŁBOodwrócenie linii spektralnej powoduj saniejssenis wartości wapdłcsynnika wyświecenia danej linii. E& dwóch rysunkach /11a i 11Ъ/ prsedstawiono salażność współ-» csynnika e od względnej grubości warstwy przyściennej dla rćżnyeh grubości optycanyeh pl&saay i różnych sserokośoi szczeliny wyjściowej monochromatera [i8l. Z rys» 11a wynika, żs dla aalych grubości optyosmjch pis- &my i di-iżych ^z^jlednych grubości waretiry prsyściennej s^ależy poiaiary wyleonywać na bard so s^łych ssisrokoś ciach esc ~ liny aonochj'oibafcora /&Хн s0 o is -4 Q 3 / aby aapewnid dobrą dokładność pomiaru temperatury gaau a idaczej wygląda sytuacja dla większych grubości optycznych gsssu.. Dla dużych grubości warstwy preyściennej dokładniejaae stają się wtedy po8iia:ry tesaperatury przy ^iękssych szerokościach sscaeliny monocnromatora /rys, 11b/? tzn e Д^-м eo.si-f-i «os. a więc do pomiaru można zastosować monoehroaator o małej zdolności rozdzielczej. Dokładność pomiaru temperatury gazu, przy рошосу SRT, w obecności waretwy prgyściennej w kanale można znaćśnie poprawić rejestrując natężenie nie centralnej ceęści linii lecz obszaru położonego w obszarze jednego z maksimów. Jeat to szczególnie istotne dla dużych grubości optycznych plazay. Maksima są wtedy szerokie. Stosując monochromtor o dużej sdolnoścl rozdzielczej można znacznie polepszyć dokładność pomiaru. Ha rys.12 przedstawiono współczynniki wyświecania linii sodu w funkcji względnej grubości warstwy przyściennej w prsypadku gdy spektralny przyrząd nastawiony jest na obszar maksiiram natężenia linii /a ale na środek linii/. 12

19 Współczynnik c тал odpowiada przypadkowi gdy szerokość SECzaliny дх^ jest nieskończenie mała, Z porównania гув»11ь i 12 wynika ( że ustawiając monochroraator na leaksimum na~ tąśenia linii i wybierając oałe szerokości szczeliny &Ay{ t»0 2 lub 0,3 I шо^ла anacznie poprawić dokładność poaieru i mierzyć temperaturę z dokładnością lepszą niż 2?C w praypadku względnych gruboeei warstwy przyeciennej aś de T>c5 e 10" /prsy 'Хд^-Е. =500/. A zatem wybierając odpowiednio szerokość szczeliny wyjściowej monochrornatora i rejestrując natężenie albo centralnej części linii /dla maiycb grubości optycsnyoh plazmy i małych grubości warstwy prsyśeieunej umiejazych niż 10 szerokości kanału/ alb obszaru шакг±шиш natężenia linii można znacznie sraaiejsayć ujemny wpły\» waratwy przyściennej na dokładność pomiaru temperatury gszu przy рош'осу spektralnego rejestratora tecperatury.? 0 D Z I? I О К i I I E Pragnę podziękować prof, dr W S.Brzozowskiemu i dr 3 Sucke^erowi - autoroa wynalazku -га przejrzenie rękopisu pracy i рошос okazaną w czasie jej wykonywania. Pragnę również podziękować za udzieloną pomoc w czasie pisania pracy mgr inż. A.CzarnoHiskieBm, J.Białkowskiemu i T.DeręcfcLemu.

20 IV. LITERATURA 1. W.Brzozowski, S.Suckewer, Patent PRL /19ь7 г./ 2. Н.Н.Соболев, Труды ФИАН СССР, Т. VII /1956/ 3. A.G.Gaydon, The Spectroecopy of Flames, Chapman-Hall, London I.Surugue,A. Moutet, Experimental Methods in Combustiom Research, Pergamon Prejs, J.Poućelet, P.Ricateau, R.Devime, H.Lecroart, X.Hgugenduo,, Symposium MHD, Newcastle upor Tyne, I96z 6. -1,А.Васильева, В.В.Кириллов, А.П.Нефедов, Теплофизика Высоких Температур 7, 495 /1968/ 7. S.Suckewer, J.Lioki, B.Hizera, P.Żelazny "ELectrocity from Ш) 1968" Vol.IV, SM-107/96 Nukleonika H f 153 /1969/ 8. S.Suckever "ELectricity from KRD 196B H Vol.IV, S»-107/94 Nukleonika 14, 139 /1969/ 9. C.b. Фриш, Оптические спектры атомов, Москва, Electronics for spectrosoopists, Hilger and Watts, London PhotovervieIfacher, VEB Carl Zeiss Jena 12.Z.Faust, Przetworniki fotoelektryczne, WE i Ł, W-wa E.S.Lion, Przyrządy do badań naukowych, WNT, W-wa 1962 i4.photomultiplier tubes, Philips product data, J.Licki, B.Mizera, S.Suckewer, Raport IBJ 1129/XVIII/PP 1969 i6.e.rogrien, Plasują Spectroscopy, McGrav Hill Book Company, W.W.MC G^e,I.D.Winefordner, J.Quant.Spectr.Rad.Tranef., 7, 261 /1967/ 18. J.Llcki, S.Suckewer, Raport IBJ 1122/XVIII/PP B.H.Ariaetrong, J.Quant. Spectrosc. Radiat»Transfer., 7, 61 /1967/ 14

21 V. UZUPEŁNIENIE Współczynnik pochłaniania Xjg- dla linii spektralnej poszerzonej ciśnieniowe» i w wyniku efektu Dopplera wyraża się następująco: Ф«3 -С 81 I/ f е з d * * gdzie m & ^ A o - długość fali w środku linii. Dla linii sodowej X o =5690 & Лв - poszsrzenie dopplerowskie Ł X o = " o ^ - masa elektronu gdzie д - ciężar atomowy atomów emitujących daną linię - siła oscylatora dla przejścia s poziomu i do poziomu k. Dla atomu aodu dla linii 7i e «5890 % fi K =0.62 [15] - koncentracja atomów posiewu w stanie i /zdolnych do absorpcji promieniowania powstającego z przejścia między stanem к a st&nem i/. t parauetr t ł i i N t 2 gdsle AXL - poszerzenie lorentzowskle linii. W pracy [17] eksperyiaeatalnle określono, że a-1.05 dla A o a*589o % T-2700 K prsy spalaniu acetylenu я tlenem pod normalnym ciśnieniem 15

22 <s41 giaść od środka linii wyrażona w posserzonl&ch dopplerovafctoh tó* Jł ~ Gaiki nyetęptijąoej w równaniu /1/ ai ssożaa aaality Qsaie wyliezyć. praoaeh [2, 19] podano szereg me tod prsybliśoaego oblioseńia jej wartości. 16

23 46 prcmiemowme aa fa doshonołe czarr/eco i3 1 Kontury linii spektralnej dla różnych grubości optycznych gazu. ОЪjaśnienie podano w tekście

24 25 \ 15 т Р ;; 00 L.- 0 D.1 '1 0,2 ~ ЦЗ 0,4 05 ОБ 07 Q& 03 I ю Нуя. 2 Zalotność dokładności określenia temperatury gazu metodą rejestraoji od wartości wcpoiobynnika wydvleoaiiia danoj linii <.

25 1700 Rye. 3 Porównanie vekazan dwdoh przyrssądóir mlersąayoh jednoox«śnie temperaturę Л - HT4 SRT

26 т \ 8 Л-\\\Л-Л\ ) f -u 0-2OOQV 5 I 1 2 1V яке мое ч 1 4 Rys. 4 Scheiaat blokowy sc-aktralnego rejestratora temperatury 1 - monochromator S1 - szczelina wejściewa monochromatora Б2 - szczelina wyjściowa Błonochrosatora 2 - fotopowielacz 3 - zaellacz wysokiego napięcia 4 - rejestrator 5-1ашра vzorcowa /wstęgowa lampa wolframowa/ 6 - zwierciadło płaskie 7 - soczewka skupiająca z diafragmą 8 - kanał z wslernikiem 9 - gaz o wysokiej temperaturze /płomień/ 20

27 100 [ N[%]\ 1 "I 80 г I QD L A [A] Bye. 5 Charakterystyka spektralnej estjłośei fotokatody typu S13 21

28 2600 ТГК] 2m \ Q $ 1А ЛА1 By а. 6 CliaraJrteiyrtyka teraoaetryczoa fraaovsj Зллру wox- 22

29 Bye,, 7 Spektralny rejestrator tempera tiary 1 - fotopovialacs M 1 ZPQS35 w obudowie 2» monochroaator SPM amperomierz 4 - zasilacz do laapy wouramcnrej /trameforeator 22OV/9V о mocy«200 / 5 - lampa wolfra&ova w obudowie 6 «kondensor E diafr&gmą 7 - zwierciadło płaskie v obudowie 8 - rejeatrator 9 - etabillzovaay zasilace do fotopowielacza 10 - ezyna. monochr ornat ora

30 Rye. 8 Żalesnoć 6 wychylenia pisaka w rejeatratorze typu ek ВГС1 od prądu płynącego przez laapę wolframową. Jednostki 2п они rsęunych wybrane tak, że jedynka osnacza oaiy sakr** rmj*«tratora.

31 Eye. 9 Vldok układu pomiarowego r aoatyl.nowo-uenową *ошога -tlenowa komora

32 "Г J_ i. i Przepływ turbulenłraij 1,0 О Rye, 10 Kontury spektralnej linii Haj589Ol dl* róśnyoh grubości warstwy prsyśeienaej w kanale g*n»rat?-^ ШП Ъ - stosunek grubości warstwy przyaeiennej do szerokości kanału Tp - temperatura plasąy w eentralbtj esęśoi kanału Te - teaperatura ścianki g - grubość optyczna plaasay & - parametr tłumienia 26

33 го Przepływ laminarny 0.2 'К - - -t 10" 10 3 ю Eye. 11 a Zależność wapółazynnika < wydwiecania linii sodu Л о = dla róźnyoh azerokoeci eaczellny wyjściowej monochromatore / ux n/od yzgiętoej gt-ubości warstwy przyiścietmej /b/ gdzie b=h/ Ё, h- grubość wartwy przyściennej Ł -ecroko^c kanału, Tp - teeiperatu a ^-aiu w centralnej części kanału, Tc-teraperatura ścianki kanału, gu-x^r-l.

34 го со Przepływ laminarnu о Rye, U b Zależność współczynnika < wyświecania linii eodu Xo =5890 dla różnych szerokości eaozeliisy wyjściowej laonochroimitore МХн/ od grubości warstwy prejdoierm»j /b/. Wagyatkie oimaoaenia takie fak na ryfc«,11a,

35 QC ṁax Przepływ lominornij g-500 a 4,0 Гр*2500 К Т с Ч500 К 10 : 10 Rye. 12 Zależność współczynnika -f wyświecania epektralnej linii acdu Л о =!589cS od względnej grubości W9retwy przyściennej /b/. JTzyrząd epektralny'nastawiony na obezar яаквшшт natuen,, i l n l l. Vezyfitkle oznaczenia takie jah ла -ув и