Основы пиротехники (стр. 34 )

/—излучающий конус; 2— втулка из графита, сапфира или плавленого кварца; 3— малогазовый пиротехнический термитный состав

В табл. 11.13 приведены характеристики некоторых стандартных американских ИК-излучателей.

Таблица 11.13

Характеристики пиротехнических ИК-излучателей

		Размеры, мм	Выходной по
Индекс	Количество		ток излучения,	Время
	состава, кг			единице телес	горения, с
		диаметр	длина	ного угла, Вт/стер*
W111A и В W112A и В;	0,45	25,4	225—256	150—250	40
W211A и В W212A и В J	0,90	50,8	334—377	1000	90
W137	0,68	35		228	450	40
W138	0,68	36		238	900	20
W203A	0,45	50		197	1000	40
W203B	0,5	50		222	1000	60
W203C	1,13	50		420	1000	40
* Для интервала длин волн 1,8—2,7 мкм.

Видимое и инфракрасное излучение

Видимый человеческим глазом свет занимает лишь часть всего диапазона электромагнитных колебаний, как это показано на рис. 11.16. Инфракрасные лучи имеют длины волн от 0.76 .ттп

Рис. 11.16. Положение инфракрасного излучения в общем спектре электромагнитных колебаний

1000 мкм, т. е. больше, чем видимый свет, и меньше, чем ультракороткие радиоволны. В настоящее время весь диапазон инфракрасных волн условно делят на два участка: на собственно инфракрасные волны и тепловые.

Лучистая энергия в инфракрасной области спектра испускается при колебаниях атомов, групп атомов и молекул, а также при изменении вращения молекул газообразных, жидких и твердых веществ. Поэтому одним из способов генерирования инфракрасного излучения является простое повышение температуры тела, выбранного в качестве излучателя. Каждое тело в зависимости от его температуры и состояния поверхности обладает тем или иным излучением. Большая часть этого излучения при температуре, не большей чем 2000—3000° С, лежит, как показано а на рис. 11.8, в инфракрасной области.

Свойства инфракрасного излучения в основном не отличаются от свойств видимого света; оно подчиняется приведенным выше (гл. VI) законам излучения АЧТ.

ИК-лучи лучше, чем видимый свет, проходят через атмосферу при наличии дымки, дождя, снегопада, слабого тумана. Эти особенности инфракрасных лучей учитываются при их практическом применении.

Рис. 11.17. График излучения раскаленной газовой струи реактивного двигателя и струи углекислого газа

Объекты, имеющие высокую температуру, сами являются мощными источниками инфракрасного (теплового) излучения. К таким объектам относятся двигатели самолетов, танков, кораблей, тепловые электростанции и т. п. Так как пиротехнические источники инфракрасного излучения в последнее время используются для имитации ИК-излучения. подобного рода объектов, то следует коротко сказать об излучении самолетов и ракет. На рис. 11.17 приведен график излучения раскаленной газовой струи реактивного самолетного двигателя. Кинетический нагрев обшивки самолетов и ракет, летающих с большими скоростями, обусловливает их значительное инфракрасное излучение. Так, например,. бомбардировщик, летящий на высоте 30 км со скоростью, соответствующей М=3, излучает впереди себя вдоль продольной оси 4-Ю3 Вт/стер, а головная часть баллистической ракеты, летящая со скоростью, соответствующей М=10, на высоте 40 км излучает впереди себя вдоль оси 6-104 Вт/стер [50].

Энергетические характеристики пиротехнических источников ИК-излучения

Если лучистая энергия видимого излучения обычно измеряется в описанных выше светотехнических единицах, то инфракрасное излучение, которое невидимо и интенсивность зрительного восприятия которого равна нулю, оценивается в энергетических единицах.

В табл. 1.1.14 приведены основные энергетические характеристики ИК-излучения.

Таблица 11.14

Энергетические величины и единицы

Термин	Определение	Единица измерения
Энергия излечения (лу	Энергия, переносимая излучением	Дж
чистая энергия)
Объемная плотность	Количество энергии излучения, при	Дж/мз
энергии излучения	ходящейся на единицу объема, в ко
	тором распространяются электромаг
	нитные волны
Поток излучения (мощ	Мощность лучистой энергии или	Вт
ность потока излучения)	количество энергии, излучаемой, по
	глощаемой или переносимой в едини
	цу времени
Энергетическая сила	Излучаемый лучистый поток, при	Вт/стер
света (сила излучения) Энергетическая осве	ходящийся на единицу телесного угла Лучистый поток, падающий на еди	Вт/м2
щенность (облученность	ницу поверхности
или плотность облучения
поверхности)
Энергетическая свет -	Лучистый поток, излучаемый или	Вт/м9
ность (плотность излуче	отражаемый единицей поверхности во
ния поверхности)	всех направлениях
Энергетическая яркость (лучистость)	Излучение лучистой энергии в определенном направлении с единицы	Вт/стер-м2
	поверхности
Количество облучения	Произведение энергетической осве	ДЖ/М2
	щенности на длительность облучения,
	равное количеству лучистой энергии,
	упавшей на единицу площади поверх
	ности за время t
Выход излучения	Выход лучистой энергии на единицу
	подведенной мощности другого вида
	энергии

О методах экспериментального измерения инфракрасного излучения будет сказано ниже. Имея полученные экспериментально данные о средней энергетической силе света и времени гореняя И К-источник а (факела, заездки, излучателя), можно рассчитать характеристики, относящиеся непосредственно к составам ИК-излучения: удельное количество излучения, выход излучения, энергетическую яркость и энергетический к. п.д.

§ 9. ФОТОМЕТРИРОВАНИЕ И РАДИОМЕТРИРОВАНИЕ ПЛАМЕН ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ

Основой практического фотометрирования и радиометрирова-ния пламен является измерение освещенности или энергетической освещенности (облученности) Е соответствующих приемников.

По освещенности или облученности рассчитывают силу света (излучения), пользуясь уравнением I=ER2

Рис. 11.18. Кривые спектральной чувствительности фотоэлементов:

/—селеновый:2—сернисто-висмутовый;3—сернисто-свинцовый; 4—селенисто-свинцовый; 5—термоэлемент

Приемниками лучистой энергии для видимой части спектра в основном служат фотоэлементы. Для ИК-излучения наряду с фотоэлементами и фотосопротивлениями применяют термоэлементы, болометры и оптико-акустические приемники. Для наиболее точных измерений ИК-излучения пользуются спектрометрами с быстрой разверткой спектров во времени.

Основными характеристиками любого приемника излучения являются его спектральная и интегральная чувствительность, а также их стабильность во времени -

Спектральная чувствительность — это чувствительность приемника к излучению с различной длиной волны; она определяется природой вещества, из которого сделан в приборе светочувствительный слой, и может изменяться в широких пределах от 0,3 до 5 мкм (рис. 11.18).

Такие приемники лучистой энергии, как термоэлементы, болометры, оптико-акустические приемники, не обладают избирательной чувствительностью к излучению ъ различных участках спектра.

Вместе с тем на практике часто требуется измерить силу излучения не в широком диапазоне, воспринимаемом приемником, а на узком участке, соответствующем чувствительности человеческого глаза, фотоматериала или оптической системы. Для осуществления этой задачи применяются светофильтры, представляющие собой пластинки, пропускающие только излучение определенного спектрального состава. Для видимой части спектра используются цветные стекла, для ИК-фильтров — специальные стекла, слюда, фтористый литий, каменная соль, сильвин, бромистый калий :и др.