1,5 мм. В нихралевом блоке расположен нагреватель, с помощью которого за некоторое время перед экспозицией блок нагревается до предполагаемой температуры. Благодаря этому в начале экспозиции приемный диск менее нагрет, чем корпус. Во время экспозиции регистрируется ход изменения абсолютной температуры диска и разности между температурами нихралевого блока и диска. Отсчет производится в момент, когда температура диска равна температуре блока, что должно свидетельствовать об отсутствии теплопотерь.

Результирующий поток, представляющий разность воспринимаемого и излучаемого приемной поверхностью потоков, определяется как произведение массовой теплоемкости приемного диска, отнесенной к единице площади, на производную от температуры диска по времени в момент отсчета. Последнюю определяют графически, проводя касательную к графику хода темтературы:

Коэффициент прибора k линейно зависит от температуры и для названных размеров приемника (d=25 мм, 6=4 мм) при 0° С составляет 0,241 дж/м^ град, а при 600° С - 0,250 дж[м^ град. Погрешность измерений, по предположению Моляра, составляла 5-10%.

Аналогичный по конструкции инерционный приемник описан в обзорной статье Ф. К. Стемнела и Д. Л. Рэлла [318]. Применение двух датчиков с разной степенью поглощения позволило им разделить конвективную и радиационную составляющие воспринимаемого потока.

Моран располагал медный блок в обойме сложной конфигурации, выточенной из плавленого кварца [294]. Ход температуры измерялся термопарой, зачеканенной в блок. Ее сигнал регистрировался самописцем как при экспозиции, так и при остывании. Последнее было необходимо для определения потерь, которые добавлялись к величине потока, вычисляемой по формуле (1.4).

Мюзиал запатентовал устройство для измерения потоков до Ю' вт/м^, в котором использовалась инерция приемной пластинки после кратковременного прекращения охлаждения [296].

В ударных трубах длительность этапов изучаемых процессов составляет приблизительно 10-* сек. При этом толщина приемного инерционного органа должна быть порядка 10- мм. Роуз и Старк [311] для таких измерений пользовались термометрами сопротивления в виде тонких (около 0,03 мм) платиновых пленок, нанесенных на пирексовое основание. Поглощенное тепло расходуется, главным образом, на повышение температуры пленки, о чем судят по изменению ее сопротивления. Поправка на утечку тепла определяется из решения уравнения теплопроводности для полуограниченного пирексового массива при граничных условиях четвертого рода в зависимости от толщины и материала на-

несенной пленки с учетом времени экспозиции. Утечка тепла в отдельных случаях достигает 10% измеряемой величины.

С другой стороны, инерционность платиновой пленки снижает скорость изменения ее температуры по сравнению с соседними участками чистого стекла и этим вносит значительные помехи в изучаемый процесс теплообмена. Экспериментально очень трудно устранить или учесть возмущающее влияние металлической пленки. Поэтому Т. Спринкс [316] определял поправку на влияние местной неизотермичности поверхности, частично занятой датчиком, из приближенного решения уравнений пограничного слоя с учетом возмущающего влияния этой неизотермичности.

8. ПРИБОРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И РАДИОМЕТРИЧЕСКОМ ЭФФЕКТАХ

Для приборов, основанных на фотоэлектрических эффектах, характерен непосредственный переход лучистой энергии фотонов в энергию освобождаемых электронов. Поскольку природа гаммы явлений, сопровождающих такое превращение, значительно отличается от природы лучистого теплообмена, приемники этой группы мало используются для теплометрических измерений. Главным их недостатком является большая спектральная неоднородность чувствительности.

Практическое применение находят приемники, использующие следующие эффекты:

а) внешний фотоэлектрический эффект, при котором поглощение фотона тонкой металлической пленкой сопровождается эмиссией электрона в прилежащее вакуумированное или разреженно заполненное пространство;

б) внутренний фотоэлектрический эффект, при котором поглощение квантов излучения сопровождается выделением свободных электронов, способных накапливаться внутри твердого тела в виде заметной разницы электрических потенциалов;

в) внутренний фотоэлектрический эффект, сопровождающийся заметным изменением электрического сопротивления.

Элементам всех трех подгрупп свойственна селективность восприятия, поэтому они, как правило, применяются с узкополосными светофильтрами, как это имеет место, например, в серийных пирометрах ФЭП-3 и ФЭП-4.

В последние 20-30 лет наиболее широко применяются элементы третьей подгруппы, основанные на использовании эффекта фотосопротивления. В отдельных случаях удавалось получать достаточно широкополосные приемники [305]. В настоящее время найдены составы, эффективно реагирующие на излучение при длине волны больше АО мкм. Правда, при этом приходится применять глубокое охлаждение до температур кипения азота, водорода, а иногда и гелия [102, 210, 211, 213J.

Пороговая чувствительность фотосопротивлений к монохроматическому излучению на два порядка выше, чем у термостолбиков и болометров, а постоянная времени измеряется микросекундами. Так, сернистосвинцовые фотосопротивления имеют пороговую чувствительность, доходящую до Ю-* вт при колебании сигнала с частотой в полосе от 1 до 17 гц. Поэтому фотосопротивления применяются наиболее часто для измерения предельно малых потоков, когда чувствительность приемного элемента становится главным требуемым свойством [102, 163,210,211,332}.

Первоначально в приборах радиометрической подгруппы о плотности лучистой энергии предполагали судить по оказываемому давлению на поглощающее или отражающее препятствие. Явление светового давления было замечено И. Кеплером в связи с расположением кометных хвостов при движении около Солнца. В 1874 г. В. Крукс сконструировал крутильные весы, на плечах которых симметрично относительно оси располагались одинаковые слюдяные пластинки, с одной стороны напыленные отражающим алюминием, с другой - черненные, видимо, сурьмой. Пластинки располагались так, что при экспозиции одна из них воспринимала лучи черненой стороной, другая - блестящей. Действительное усилие оказалось направленным в обратную, против ожидаемого, сторону и по величине -было значительно больше предсказанного теорией.

В 1899 г. П. Н. Лебедеву удалось измерить действительное значение светового давления. До тех пор, пока приходилось иметь дело со сравнительно слабыми плотностями энергий, конструкции приборов с использованием светового давления оказывались неудачными. Только после появления оптических квантовых генераторов (лазеров) применение пондеромоторного эффекта оказалось настолько эффективным, что удалось, даже не прибегая к вакуумированию, создать крутильные весы, измеряющие энергию светового пучка. Радиометрический же эффект до сих пор не получил исчерпывающего количественного объяснения и приобрел значение самостоятельной задачи, которой занимались многие известные физики.

М. Кнудсен разработал кинетическую теорию для газа в полостях, размеры которых соизмеримы или меньше длины свободного пробега молекул [280]. Это привело его к открытию градиента давления в мелкопористых телах, совпадающего по направлению с градиентом температуры. Новый эффект позволил Кнудсену впервые дать качественное объяснение появлению радиометрического момента.

Обычно рабочее коромысло радиометра располагается в ва-куумированном пространстве. Между крылом и окошком, через которое проходит измеряемый лучистый поток, образуется полость. Для случая, когда длина пробега молекул велика по сравнению с расстоянием между крылом и окошком, Кнудсен разра-