ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
195
Для повышения точности измерения температуры в условиях
флуктуации параметров спектральных составляющих излучения
применяем комбинированный метод, основанный на анализе спек-
тральных сигналов и расчете температуры с поляризационной филь-
трацией каждой составляющей спектра [6]. В плазменном факеле,
представляющем собой источник линейчатого спектра, имеет место
локальное термодинамическое равновесие. При этом распределение
атомов по энергетическим уровням определяется законом Больцмана:
e
e
E
e kT
e
o
o
g
N N
g
−
=
,
где
N
o
—
число нейтральных атомов в 1 см
3
;
N
е
—
число атомов, нахо-
дящихся в возбужденном состоянии;
g
e
,
g
o
—
статические веса возбуж-
денного и нормального состояний;
E
e
—
энергия возбуждения верхнего
состояния;
Т
—
температура разряда;
k
—
постоянная Больцмана.
Атомы из состояния с энергией
E
e
переходят самопроизвольно в
нормальное или некоторое промежуточное состояние. При этом каж-
дый атом излучает световой квант частотой
ν
еi
.
Интенсивность излу-
чения
e ei
ei
I N A h
=
ν
,
(1)
где
A
ei
—
вероятность спонтанного излучения.
Подставляя значение
N
е
в (1), получаем следующее выражение
для интенсивности излучения:
e
e
E
e kT
o
ei ei
o
g
I N
h A
g
ν
−
=
.
(2)
Выражение (2) показывает, что интенсивность спектральных ли-
ний связана с температурой. Поэтому температура плазменного фа-
кела может быть однозначно определена, если интенсивность излу-
чения измерена в абсолютных единицах.
Однако точное измерение абсолютных интенсивностей связано с
большими экспериментальными трудностями. Поэтому измерение
температуры факела можно проводить по изменению относительных
интенсивностей спектральных линий.
Прологарифмируем выражение (2) и получим уравнение
lg
e
ei
I
E b a
P
T
= −
,
где
b —
постоянное слагаемое;
e
ei
ei
ei
o
g P A h
g
=
ν
,
lg e 5040.
a
k
= =
Тангенс угла наклона прямой lg
( )
e
ei
I
f E
P
=
к оси абсцисс опре-
деляет температуру.