Устройство бесконтактного измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее блок индикации, измерительные каналы , включающие световоды, датчики излучения и предварительные усилители , соединенные последовательно, отличающееся тем, что, с целью повышения надеясности работы, оно дополнительно содержит блок управления и пороговые элементы,причем первый вход каждого порогового элемента соединен с выходом соответствующего измерительного канала,второй вход - с соответствующим выходом блока управления, а выходы измерительных каналов и пороговых элементов соединены с соответствующими входами блока управления, выход которого подсоединен на вход блока индикации .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

»

ОПИСАНИЕ И30БРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕХИэ4:ТВУ

», » 1 "

»

И%

»В

° »

Ъ»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ (21) 3476741/22-02 (22) . 28.07;82 (46) 07.11.83. Вюл. 9 41 (72) Г.A.Анисович, Е.И. Марукович, С.В.Стрельцов, В.И.Варанов и Э.Г.Негипов

» (71) Могилевское .отделение Фиэнко.-. технического института АН БССР (53) 669. 18.046.518:621. 746. 27(088-.8) (56) 1. Кузнецов A.Í..Íîâûå пиромет-. рические приборы. —. "Механизация и. автоматизация,производства" . 1980, Р 1,.с. 25..

2. Патент Франции В 2312767, кл. В 22 33 11/24, опублик.-1977. (54 ) (5 7) УСТРОЙСТВО .БЕСКОНТАКТНОГОИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащеЕ

-SU, 2 19 А

3(59 В 22 11 16 G 01 J 5/00 блок индикации, измерительные каналы, включающие световоды, датчики излучения и предварительные усилители, соединенные последовательно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, .с целью повыыения.надежности работы, оно дополнительио содержит блок: управления и пороговые элементы,причем первый вход каждого порогового элемента соединен с выходом соответствующего измерительного канала,ВТо-. рой вход - с соответствующим выходом блока управления, а выходы измерительных каналов и пороговых элементов соединены с соответствующими входами блока управления, выход которого подсоединен на вход блока индн- Я кации.

1052319

Изобретение относится к металлу -гни, в частности к машинам непрерывной разливки.

Известно устройство бесконтактного измерения температуры, которое имеет один оптический и один электрическии канал передачи информации (1J.

Однако такое устройство недостаточно надежно.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство пирометрических измерений, содержа.щее световоды, датчик излучения, механический коммутатор для последовательного подвода и отвода световодов l5 от датчика излучения. Устройство имеет несколько оптических каналов,. cRH» занных одним датчиком излучения (2) .

Недостатком известного устройства является то, что при выходе из строя 2О датчика вся система оказывается неработоспособной, а применение в устройстве одного и того же датчика для анализа значительно отличающихся температур, например температуры жидкого25 металла и температуры остывающего слитка, приводит к усложнению системы вследствие нелинейности-характеристик датчика. Все это уменьшает надежность устройства и отрицательно сказывается на управлении процессом разливки.

При применении нескольких измерительных каналов и многоканального индикатора темпеРатуРы индикации проводится по каждому каналу в отдельности и для определения истинного значения температуры оператору литейной машины необходимо проанализировать показания по всем каналам, что увеличивает возможность ошибки 40 и затрудняет процесс управления установкой. Кроме того, при построении системы автоматического регулирования необходимо быстродействие порядка 0,01+0,001 с, которого не- 45 возможно достичь без дополнительных устройств.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство бесконтактного измерения температуры при непрерывном литье, содержащее блок индикации, измерительные каналы, включающие световоды, датчики излучения и предваритель-55 ные усилители, соединенные последовательно, дополнительно содержит блок управления и пороговые элементы, причем первый вход каждого порогового элемента соединен с выходом соответ- Щ ствующего измерительного канаиа,второй — с соответствующим выходом блока управления, а выходы измерительных каналов и пороговых элементов соединены с соответствующими входами бло- 5 ка управления, выход которого подклк чен на вход блока индикации.

На фиг. 1 приведена блок-Схема устройства, на фиг.2 †.внутренняя структура порогового элемента, на фиг.3 - внутренняя структура блока управления.

Устройство содержит (фиг.1) измерительные каналы 1, 2 и 3, каждый из которых состоит из световода 4, датчика 5 излучения и предварительного усилителя б, блок 7 индикации, пороговые элементы 8, 9 и 10 и блок

11 управления, причем первый вход каждого порогового элемента 8, 9 и

10 соединен с выходом соответствующего измерительного канала 1, 2 и 3, а второй вход — с соответствующим выходом блока 11 управления, а выходы измерительных каналов 1, 2 и 3 и пороговых элементов 8, 9 и, 10 соединены с соответствующими входами блока

11 управления, выход которого подключен на вход блока 7 индикации.

Пороговые элементы 8, 9 и 10 предназначены для проиускания полезного сигнала о температуре только после того, когда уровень входного сигнала достигнет заданнои величины, что необходимо для правильного выбора диапазона температур, и имеют регулируемюй порог срабатывания, Если пороговые элементы будут иметь жесткий порог срабатывания, исключаются перенастройка канала на заданный диапазон измерения температуры и возмэжность взаимозаменяемости. каналов, что ограничивает область применения устройства. Внутренняя структура пороговых элементов вытекает из функций этих блоков, а конкретная схема их может быть выполнена по-разному и на основании различных элементов. Пороговые элементы (фиг.2) включают дифферендиальный усилитель 12, триггер 13

Шмитта, реле или геркон 14. Информационныи выход 15 блока подключен к входу 16 через контакт 17 геркона 14, что позволяет передавать сигнал с измерительного канала 1 без существенных потерь и помех.

Вход 16 предназначен для задания с блока 11 управления порога срабатывания, соответствующего по уровню началу измеряемого температурного диапазона. Блок 11 управления выполняет функции задания порогов срабатывания элементов 8 9 и 10, т.е. установки диапаэонов измеряемых температур, анализа состояний пороговых элементов и передачи сигнала к блоку 7 индикации.

Блок 11 управления включает потенциометры 19, 20 и 21 (R1-КЗ) задания порогов срабатывания, логические элементы 22, 23 и 24 (D 1-03), релейные элементы 25, 26, 27 (Р1+РЗ) передачи

1052319 сигнала к индикатору, переключатели

28, 29, 30 каналов (51-53) и элементы сигнализации исправности каналов

1, 2 и 3, включанлцие усилители — инверторы 31, 32 и 33 (У1-УЗ) и лампы

34, 35 и 36 (Л1-ЛЗ) сиги.ализации наличия выходного сигнала с канала управления.

У=г1 =а), если а „> б1, в,=1, 8 =в -0, если а ) б

a<8 1 е

ec H a > бэ, в, =в=вз=1, 1

y=r2 =а, y=r> =аЗ, 50 где у, а, в, б †- входные и выходные сигналы блоков 8-11 (фиг.1, 2 и 3).

Сигнал с выхода блока 11 передается в блок 7 Индикации, где в цифровой или аналоговой форме находятся данные о температуре металла .или слитка.

Если один из измерительных каналов выходит из строя (о чем сигнали- 6О

° зируют лампы сигнализации блока ин-дикации), оператор литейной машины может на блоке 11 управления отключить неисправныи канал с помощью переключателей 28, 29 и 30 (53, М,GS) Устройство работает следующим образом. 10

Излучение от расплавленного Металла или слитка попадает на световоды измерительных каналов 1, 2 и 3 преобразуется датчиками в электроэнергию, последняя усиливается предварительными усилителями и поступает на пороговые элементы 8, 9 и 10,куда с блока 11 управления поступают сигналы, устанавливакцие порог срабатывания этих элементов. Пороговые элементы пропускают сигнал с входа 16 на выход 15 только после того, как сигнал на входе 16 по уровню станет. больше, чем сигнал задания на входе

18. Поэтому, если каналы 1,. 2 и 3 соответственно настроены на темпера-. туры 1000 С, 1200 С, 1400 С, этим же . температурам соответствуют сигналы .: задания на входах 18, 37 и 38, б1, б2, бЗ, а температура слитка оказалась равной 1250 С, сигналы о температуре слитка будут только на выходах

15 и 39. Это приводит к неоднозначности информации, так как точность измерения температуры в диапазоне.

1200-1400 С по каналу 2 вьые, чем по 35 каналу 1. Дешифровка сигналов с целью выделения сигнала с канала 2 осуществляется в блоке 11 (фиг.З) с помощью.логических элементов 22,. 23 и 24 (Р1, Э2,РЬ), релейных элементов 4п

25, 26 и 27 (1, Р2, РЗ) по логической схеме: и с помощью резисторов 19; 20 и 21 (К1, й2, й3) расширить пределы измерения температуры металла или слитка на другом исправном канале по заранее проградуированной таблице с тем,чтобы .перекрыть температурный диапазон канала, вышедшего из строя. При этом несколько уменьшается точность измерения температуры на расширенной части диапазона измеряеьых температур (до 1%), однако ориентировочное знаЧение температуры оператор все же будет иметь, что достаточно для управления процессом литья.

Устройство может устанавливаться в месте заливки расплавленного металла в металлоприемник, а также на выходе из кристаллизатора для определения температуры металла и слитка со-ответственно.

Точность измерения температуры по сравнению с известными устройствами определяется наличием порогового устройства, блока управления, а также тем, что из-за наличия нескольких каналов измерения практически исключается нелинейность датчика в широком диапазоне температур.

Сигнал от измерительного канала, проходя через пороговое устройство и блок управления, проходит через релейные элементы, .которые практически не вносят погрешности в измеряемый сигнал, а повышение точности за счет исключения нелинейности датчиisa, в частности для фотодиодов в диапазоне температур 700+1500 C,cqcтавляет величину не менее 1Ъ. Устройство состоит из отдельных измерительных каналов, не зависяцнх друг от друга, т.е. выход иэ строя одного из них не влечет за собой выход из строя устройства в целом.

Пример. Устройство, содержащее три измерительных канала с диапазонами 900-975, 975-1050, 10501225 С (цифровая индикация через прибор Ц68002), используют при управлении процессом горизонтального непрерывного литья чугуна в функции температуры слитка на выходе из кристаллизатора. Полученные опытные данные сравнивают с данныьы по управлению процессом с применением фотоэлектрического пирометра типа ФЭП-4М. При этом количество брака уменьшается на

103, а структура металла становится более равномерной, без изменений по длине слитка. Моделирование условий, при которых измерительный канал выходит из строя показывает, что перестройка всей систеыл на расширенный диапазон - занимает 0,3 с, при этом .качество управления процессом литья остается удовлетворительным.

1052319 стабильность улучшает ка-, заготовСоставитель Г.Лызлов

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Пилипенко 1<орректор М.Шароши

Заказ 8738/8 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Устройство позволяет повысить надежность измерения температуры при непрерывной разливке металлов и рас- ширить диапазон измеряемых температур, что повышает процесса литья и чество отливаемэй ки.

87 ф2

Юд