Патент ссср 161542

 

Подписная группа Ло 158

В. А. Фоменко

Н ИЗКОТЕМПЕРАТУРНЪ) Й ФОТОЗЛ ЕКТРИЧЕСКИ Й П ИРОМЕТР

Линейность шкалы измерительных приборов значительно сказывается на точности контроля промышленных температур. Выполнение условия линейности довольно сложно, особенно при использовании низкотемпературных фотоэлектрических пирометров.

В предлагаемом низкотемпературном фотоэлектрическом пирометре линеаризация шкалы осуществляется благодаря тому, что в одно из плеч фотодиодного моста переменного тока последовательно включены сопротивление и кремниевый диод с постоянным смещением по току на входе, сигнал с которого поступает на усилитель с отрицательной обратной связью по постоянному току.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 — градуировочная характеристика схемы пирометра.

Германиевый фотодиод 1, являющийся основным фоточувствительным элементом пирометра, включен в схему моста переменного тока. Для балансирования моста в темноте в противоположное плечо моста включен германиевый диод 2. Баланс осуществляется с помощью переменного сопротивления 8. Элементы схемы моста, B том числе вспомогательный диод 4, а также амплитуда модулирующего напряжения выбраны так, чтобы эффективность преобразования была наилучшей, а вредные явления, связанные с вентильным эффектом и с небалансом(в момент V, = О) и с небалансом при малых V, не сказывались практически на работе мостовой схемы. Тогда амплитуда переменного сигнала, снимаемая со второй диагонали моста, будет I@R>, а ток через кремниевый диод 5, являющийся входной нагрузкой для усилителя 6, составит

R Р:

Подберем сопротивления 7 (Р,) и 8 (R ) так, чтобы р = 0,1. Входной сигнал усиливается и преобразуется на выходе в напряжение постоянного тока требуемой мощности. Частота модулирующего напряжения выбрана так, чтобы постоянная времени всей измерительной схемы составляла не более 0,02 сек, а полное время установления выходного сигнала — соответственно 0,1 свк. Практически это удается осуществить на частоте от 500 ги» выше. Первые каскады усиления — резонансные. Для получения линейной шкалы прибора на кремниевьш диод 5 подают постоянное смещение 1, а также связывают выход прибора с

его входом обратной связью «а постоянном токе, Эта обратная связь осуществляется через сопротивление 9 (R „) . Ес. ш учесть, что зависимость фототока 1ф, развиваемого в фотодиоде, от температуры объекта аппроксимируется уравнением где К и С вЂ” постоянные для данного фотодиода, Й вЂ” телесный угол раскрытия пирометра, S — эффективная поверхность фотодиода; № 161542 (2) с, йа l (0,1КРЯ е У.

= — n(+

1 ос, I +Iooc

Предмет изобретения

7К 600 Т С .

QU2.2

Составитель И. А, Орлова

Редактор Л. К. Ушакова Текред А. А. Камышникова Корректор T. Д. Хромцева

Поди. к иеч. 8!V — 64 г. Формат бум, 60 Х, 90 /8 Объем 0,23 изд. л.

Заказ 1012/12 Тираж 900 Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитста Ilo делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр, Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 что на кремниевый диод в проводящем направлении поступают импульсы тока с амплитудой, пропорциональной Iô, и по форме близкие к прямоугольной, что подается некоторый то к смещения I, то в соответствии с теорией работы диода амплитуда переменного ответа на нем. будет:

З1,, V„„- =min 1+ с

На основании уравнений (1 и 2),полное уравнение связи выходного сигнала пирометра с

1 а (или с Т объекта измерения) будет иметь вид где и — сквозной коэффициент преобразования всего усилитс 1ьного тракта прибора, Градуировочная характеристика схемы пирометра (см. фиг. 2) получена при следующих параметрах соответствующих элементов схемы:

e=30, а=28 мв, R0,=330 ко.я, О. =

= 0,1 ст. рад, S = 4,9 мл-, Io = 4,1 яка. Г1оказатель визирования оптической системы был /ав. Из графика видно, что в описываемой схеме достигнута требуемая выходная мощность (К„., = 10 в при R,.= 1 ком), требуемое быстродействие (т„ол„= 0,15 сек) и хорошая линеаризация шкалы (линейность выполняется с погрешностью, не превышающей 5 ).

Компенсация напряжения, подаваемого на вход усилителя за счет падения на сопротивле ии объема (Vq — — Plф то), достигается введением отрицательной обратной связи между диагональю моста и первым каскадом усиления, осуществляемой с помощью сопротивлени л 10 и 11, Сопротивление 11 является частью катодной нагрузки первой лампы, Низкотемпературный фотоэлектрический пирометр, отличающийся тем, что, с целью линеаризации его шкалы, в одно из плеч фотодиодного моста переменного тока последовательно включены сопротивлениеи кремниевый диод с постоянным смещением пс току на входе, сигнал с которого поступает на усилитель с отрицательной обратной связью по постоянному току.