Пирометрия (от греч. pýr — огонь и... метрия) - группа методов измерения температуры. Раньше к пирометрии относили все методы измерения температуры, превышающей предельную для ртутных термометров; с 60-х гг. 20 в. к пирометрии всё чаще относят лишь оптические методы, в частности основанные на применении пирометров, и не включают в неё методы, в которых применяются термометры сопротивления, термоэлектрические термометры с термопарами, и ряд др. методов. Почти все оптические методы основаны на измерении интенсивности теплового излучения (иногда — поглощения) тел.

Пирометры - приборы для измерения температуры непрозрачных тел по их излучению в оптической диапазоне спектра. Тело, температуру которого определяют при помощи пирометра, должно находиться в тепловом равновесии и обладать коэффициентом поглощения, близким к единице. Распространены яркостные, цветовые и радиационные пирометры.

Яркостные пирометры основаны на сравнении в узком участке спектра яркости исследуемого объекта с яркостью образцового излучателя.

Спектральная плотность излучения реального тела в видимой части спектра определяется выражением:

   (1)

где e_λ – относительная лучепропускательная способность тела в данном участке спектра (0<e_λ<1). Сравнивая яркости двух объектов по спектральным плотностям излучения, можно определить интересующую нас температуру.

Яркостные пирометры также имеют погрешность от неполноты излучения реального объекта измерения. Измеряемая ими температура Т_λ отличается от истинной Т. Связь между ними определяется выражением:

   (2)

где Е_λ – коэффициент неполноты излучения для данной длины волны λ (относительная лучепропускная способность). При λ=0,6 и 0,7 мкм значение Е_λ для различных материалов изменяется от 0,03 до 0,7, и кроме материала объекта зависит от состояния поверхности тела.

Чтобы уменьшить погрешность, обусловленную неточным значением Е_λ, можно проградуировать пирометр в рабочих условиях, используя эталонные средства измерения температуры поверхности контролируемого тела. Преимуществом яркостных пирометров по сравнению с радиационными является независимость их показаний от расстояния до излучающей поверхности о размеров этой поверхности.

Конструкция датчика яркостного пирометра представлена на рисунке 1.

В качестве образцового источника яркости в датчике используется лампа накаливания с нитью из вольфрама, имеющей форму петли. Изменение яркости излучения лампы осуществляется либо регулировкой тока, введением в поле зрения светофильтра переменной плотности (оптического клина). В первом случае шкала прибора получается нелинейной. Во втором случае угол поворота клина линейно связан с изменением наблюдаемой яркости объекта измерения.

Сравнивание яркостей производится по наблюдению нити образцовой лампы накаливания на фоне исследуемого объекта. Если яркость объекта больше яркости нити, то нить видна в виде черной нити на ярком фоне. В противном случае нить ярко на фоне объекта.

Яркостные пирометры обеспечивают высокую точности измерения температуры, так как яркость нити растет гораздо быстрее, чем ее температура. Поэтому при измерении яркости с погрешностью в 1% обеспечивается погрешность измерения температуры не более 0,1%.

Если в рассмотренной конструкции удалить оптический клин и уравнивание яркостей объекта измерения и нити образцовой лампы осуществлять за счет измерения тока накала нити реостатом, то результат измерения температуры считывается со шкалы измерительного прибора (А). Поскольку яркость нити пропорциональна пятой степени тока накала, то шкала прибора будет весьма неравномерной. Однако при измерениях температуры объекта в узких пределах можно обеспечить высокую точность измерений.

По сравнению с другими устройствами для измерения температуры пирометры позволяют определять ее бесконтактно при теоретически неограниченном верхнем пределе измерения; определять высокие температуры в газовых потоках при высоких скоростях и так далее.

В промышленности пирометры широко применяют в системах контроля и управления температурными режимами разнообразных технологических процессов.

Принципиальная схема визуального яркостного пирометра с исчезающей нитью показана на рис.1.

В простейшем визуальном яркостном пирометре с исчезающей нитью (рис.1) объектив фокусирует изображение исследуемого тела на плоскость, в которой расположена нить (ленточка) эталонной лампы накаливания. Через окуляр и красный фильтр, позволяющий выделять узкую спектральную область около длины волны λ_э = 0,65 мкм, нить рассматривают на фоне изображения тела и, изменяя ток накала нити, добиваются выравнивания яркостей нити и тела (нить в этот момент становится неразличимой). Шкала прибора, регистрирующего ток накала, прокалибрована обычно в °С или К, и в момент выравнивания яркостей прибор показывает так называемую яркостную температуру (T_b) тела. Истинная температура тела Т определяется на основе законов теплового излучения Кирхгофа и Планка по формуле:

где C₂ = 0,014388 м К, a_{l, T} – коэффициент поглощения тела, λ_э – эффективная длина волны пирометра.