Способ коррекции нестабильности полихроматических пирометров

 

Изобретение относится к области радиационной пирометрии, в частности к способам коррекции нестабильности полихроматических пирометров спектрального отношения. Целью изобретения является повышение точности измерения температуры. Сущностью изобретения является формирование сигнала от стандартного источника, не зависящего от температуры, и сопоставление его с первоначальным значением, а при наличии разности в сигналах осуществляют коррекцию пирометра. Устройство позволяет производить коррекцию пирометра с высокой точностью при использовании в них стандартных источников с невысокой стабильностью во времени по температуре, и тем самым повысить точность измерения температуры. 2 ил.

Изобретение относится к области радиационной пирометрии, в частности к способам коррекции нестабильности полихроматических пирометров спектрального отношения. Целью изобретения является повышение точности измерения температуры. Способ осуществляют следующим образом. Выделяют сигналы U₁, U₂,U_n, пропорциональные спектральным излучательным способностям стандартного источника с температурой Т на длинах волн λ₁,λ₂. λ_n. Осуществляют логарифмирование выделенных сигналов. Осуществляют первоначальную калибровку и запоминание калибровки по отношению первоначальных значений этих сигналов U₁₀, U₂₀.U_nо. Усиливают логарифм сигнала наиболее стабильного из каналов в усилителе с коэффициентом передачи Р_i, определяемым соотношением длин волн выделенных сигналов. Из логарифмов сигналов формируют результирующий сигнал V₁= ln так, что 0. Из результирующего сигнала вычитают значение этого же сигнала V_o при первоначальной калибровке. Проводят коррекцию показаний пирометра на величину разности V₁-V_о. На фиг. 1 приведена схема пирометра, реализующая способ для бихроматического пирометра; на фиг. 2 для трихроматического. Пирометр содержит объектив 1, концентрирующий измеряемое излучение на диафрагме отверстии в заслонке 2, перекрывающей измеряемое излучение во время осуществления коррекции пирометра. Перекрывая измеряемое излучение, заслонка 2 одновременно закорачивает контакты 3, 4, которые включают источник питания 5 на стандартный источник излучения лампочку 6 накаливания. Излучение от лампочки 6 падает на полупрозрачное зеркало 7, оттуда на второе полупрозрачное зеркало 8 и на обычное зеркало 9. От последних двух зеркал излучение от стандартного источника попадает через светофильтры 10, 11 на приемники излучения 12 и 13, с выхода последних на логарифматоры 14, 15. Если наиболее стабильным является первый канал с длиной волны λ₁, то логарифм сигнала этого канала усиливается в усилителе 16 в Р₁ раз по сравнению с логарифмом сигнала второго канала с длиной волны λ₂. Если же наиболее стабильным является второй канал, то усилитель 16 с коэффициентом усиления Р₂ переносится во второй канал (в положение 16.1). Далее оба логарифма сигналов подаются на первый сумматор 17. Во время первоначальной калибровки, когда пирометр только что отградуирован, сигналы с сумматора 17 в виде lnU-ln₂₀= ln через ключ 18, который находится в положении 19, 2, попадают в элемент памяти 20, где и запоминается. В дальнейшем при коррекции текущий результирующий сигнал в виде V₁=ln с сумматора 17 через ключ 18 в положении 19.1 последовательно и в противофазе с запомненным значением V₀= ln в виде разности V₁-V₀= ln ln подается на сумматор 21 основного пирометрического сигнала, на который с логарифматоров 14 и 15 подаются оба пирометрических измерительных сигнала, и влияние нестабильности параметров канала пирометра таким образом корректируется. На фиг. 2 элементы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 17, 18, 19.1, 19.2, 20, 21 те же, что и на фиг. 1. Однако, так как канала здесь три, то излучение второго канала отражается от светоделительного полупрозрачного зеркала 22, а излучение третьего канала от обычного зеркала 23. Через светофильтры 24, 25, 26 излучение попадает на приемники 27, 28 и 29, откуда фототоки трех каналов поступают на логарифматоры 30, 31 и 32. Если наиболее стабильным является второй канал, то дополнительный усилитель 33 ставится во второй канал и делается с коэффициентом усиления Р₂'. Если наиболее стабильным является третий канал, то усилитель 33 ставится в третий канал с коэффициентом усиления Р₃. Если самый стабильный из каналов первый, то дополнительный усилитель ставится в первый канал и делается с коэффициентом усиления Р₁'. Так как алгоритм самого трихроматического пирометра двойного спектрального отношения: R= ln lnU₁U₃-2lnU₂, то во втором канале, кроме того, имеется усилитель 34 с коэффициентом усиления, равным двум. Способ позволяет для любого полихроматического пирометра исключить необходимость точной установки температуры стандартной лампочки, так как коррекция в нем осуществляется по излучательным способностям материала ее тела накала, т.е. вольфрама, а не по температуре, как это делается во всех известных способах. Таким образом, применение данного способа по сравнению с прототипом позволяет полностью исключить влияние нестабильности пирометров в малостабильных каналах и существенно ее уменьшить в наиболее стабильном канале и тем самым повысить точность измерения температуры.

Формула изобретения

СПОСОБ КОРРЕКЦИИ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ПОЛИХРОМАТИЧЕСКИХ ПИРОМЕТРОВ спектрального отношения посредством калибровки по стандартному источнику излучения, заключающийся в выделении сигналов, пропорциональных спектральным яркостям стандартного источника в соответствующих длинах волн, логарифмировании сигналов и проведении коррекции по разности отношения сигналов относительно первоначального отношения значений этих же сигналов, хранящихся в памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, увеличивают логарифм сигнала наиболее стабильного из каналов в усилителе с коэффициентом передачи, определяемым соотношением длин волн выделенных сигналов, а результирующее отношение формируют независящим от температуры и вычитают из него значение отношения первоначальной калибровки, которое формируют также независящим от температуры стандартного источника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2