Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для бесконтактного измерения температуры по инфракрасному излучению, и может быть использовано в электроламповой и металлургической отраслях промышленности для измерения температуры раскаленной массы в печах. Цель изобретения - повышение точности измерений. Суть изобретения заключается в разложении спектра исследуемого излучения с помощью монохроматора 1 и определении длины волны, при которой интенсивность излучения на выходе монохроматора 1 максимальна. Управление электродвигателем 2 монохроматора 1 осуществляется с помощью блока 4 управления направлением вращения, который после прохождения максимума с помощью пеового 20 и второго 21 блоков включения изменяет направление вращения электродвигателя 2, а также после второго прохождения максимума с помощью третьего блока 22 включения осуществляет отключение напряжения питания электродвигателя 2 на время, задаваемое с помощью третьей схемы 25 выдержки времени. Кроме того, с помощью блока 5 вычисления температуры в соответствии с законом Вина определяется температура исследуемого объекта. 1 ил. (/) С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 J 5/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРCTBEННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4686219/25 (22) 03.05.89 (46) 07.12.91. Бюп. ¹ 45 (71) Саранское производственное объединение "Светотехника" (72) В.С.Щепин (53) 536.5 (088.8) (56) Гордов А.H. Основы пирометрии, — M.:

Металлургия, 1971, с. 353 — 355.

Патент Японии ¹ 43 — 14753, кл. 6 01.J 5/60, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для бесконтактного измерения температуры по инфракрасному излучению, и может быть использовано в электроламповой и металлургической отраслях промышленности для измерения температуры раскаленной массы в печах. Цель изобретения — повышение

„„SU „„1б96899 А1 точности измерений. Суть изобретения заключается в разложении спектра исследуемого излучения с помощью монохроматора

1 и определении длины волны, при которой интенсивность излучения на выходе монохроматора 1 максимальна. Управление электродвигателем 2 монохроматора 1 осуществляется с помощью блока 4 управления направлением вращения, который после прохождения максимума с помощью первого 20 и второго 21 блоков включения изменяет направление вращения электродвигателя 2, а также после второго прохождения максимума с помощью третьего блока

22 включения осуществляет отключение напряжения питания электродвигателя 2 на время, задаваемое с помощью третьей схемы 25 выдержки времени. Кроме того, с помощью блока 5 вычисления температуры в соответствии с законом Вина определяется температура исследуемого объекта, 1 ип, 1696899

10

20

30

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для бесконтактного измерения температуры по инфракрасному излучению, и может быть использовано в электроламповой и металлургической промышленностях при измерении температуры раскаленной массы в печах, Цель изобретения — повышение точности измерений, На чертеже привецена функциональная схема устройства.

Устройство для измерения температуры содержит монохроматор 1 с электродвигателем 2-, приемник 3 излучения, блок 4 управления направлением вращения электродвигателя 2 и блок 5 вычисления температуры, Монохроматор 1 содержит входную щель 6, светофильтр 7, параболическое зеркало 8, призму 9, поворотное зеркало l0, плоское зеркало 11 и выходную щель 12, Приемник 3 излучения выполнен в виде фотоприемника 13, резистора 14 нагрузки и источника 15 постоянного напряжения.

Блок 4 управления содержит диод 16, запоминающий конденсатор 17, пороговый элемент 18, счетный триггер 19, первый 20, второй 21 и третий 22 блоки включения напряжения электродвигателя 2, причем третий блок 22 включения напряжения выполнен, например, в виде первой 23, второй 24 и третьей 25 схем выдержки времени, схемы 26 совпадения и блока 27 реле, Кроме того, блок 4 управления содержит блок 28 перезарядки запоминающего конденсатора

17. Блок 5 вычисления температуры выполнен, например, в виде первого 29 и второго

30 потенциометров, логарифмического 31 и интилогарифмического 32 усилителей.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от расплавленной массы из . печи (не показана) по кварцевому или сапфировому световоду (не показан) поступает на входную щель 6 монохроматора 1. С помощью монохроматора 1 осуществляется развертка спектра исследуемого излучения, Поступившее на входную щель 6 излучение через светофильтр 7, параболйческое зеркало 8, призму 9, поворотное зеркало 10, вновь через параболическое зеркало 8, плоское зеркало 11 и выходную щель 12 поступает на вход приемника 3 излучения. При этом при вращении поворотного зеркала 10 электродвигателем 2 на выходе монохроматора 1 изменяется интенсивность излучения в зависимости от выделенной длины волны исследуемого излучения.

Управление работой электродвигателя

2 осуществляется следУющим образом. Например, при включении устройства монохроматор 1 работает в сторону увеличения длины волны,- при этом интенсивность излучения на его выходе увеличивается, это приводит к уменьшению сопротивления фотоприемника 13, что приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 14 нагрузки, вызванному протеканием тока от источника 15 постоянного напряжения. Увеличение падений напряжения на резисторе

14 нагрузки приводит к открытию диода 16 блока 4 управления направлением вращения и запоминающий конденсатор 17 начинает заряжаться. Процесс заряда запоминающего конденсатора 17 продолжается до тех пор, пока падение напряжения на резисторе 14 нагрузки увеличивается, После прохождения максимума интенсивности излучения, который соответствует температуре исследуемого объекта, с дальнейшим увеличением длины волны интенсивность излучения начинает уменьшаться сопротивление фотоприемника t3 увеличивается, что приводит к уменьшению падения напряжения на резисторе 14 нагрузки.

При этом напряжение на аноде диода 16 становится меньше напряжения на его катоде и диод 16 закрывается, а на запоминающем конденсаторе 17 хранится напряжение, соответствующее максимальному значению интенсивности излучения. При дальнейшем увеличении длины волны интенсивность излучения на входе приемника излучения 3 уменьшается, следовательно, напряжение на его выходе также уменьшается. При достижении напряжением на выходе приемника излучения 3 величины, равной величине напряжения, при котором срабатывает пороговый элемент 18, на выходе последнего формируется сигнал, по которому счетный триггер 19 изменяет на первом и втором выходах логическое состояние на противоположное, а также срабатывает блок 28 перезарядки. Блок 28 перезарядки шунтирует диод 16, при этом напряжение на запоминающем конденсаторе 17 уменьшается до напряжения, равного падению напряжения на резисторе 14 нагрузки. Кроме того, пороговый элемент 18 переходит s исходное состояние, в блок 28 перезарядки выключается.

При изменении логического состояния на первом и втором выходах счетного триггера 19 происходит переключение направления вращения электродвигателя 2, а следовательно, и поворотного зеркала 10 монохроматора 1 путем включения первого

20 и отключения второго 21 блоков включения напряжения, если, например, на первом

1,0

30

40

55 выходе счетного триггера 19 присутствует сигнал логической единицы, а на втором— логического нуля. В противном случае первый блок 20 включения напряжения отключен, а второй блок 21 включения напряжения включем, Изменение направления вращения электродвигателя 2 приводит к изменению сканирования исследуемого излучения в сторону уменьшения длины волны, что приводит к увеличению интенсивности излучения на выходе монохроматора 1, следовательно, к увеличению падения напряжения на резисторе 14 нагрузки и увеличению напряжения на. запоминающем конденсаторе 17. При переходе через максимум диод 16 закрывается, при уменьшении падения напряжения на резисторе 14 нагрузки срабатывает пороговый элемент

18, что вновь приводит к включению блока

28 перезарядки и изменению логического состояния на первом и втором выходахсчетного триггера 19. При этом направление вращения электродвигателя 2 изменяется на противоположное.

Таким образом, монохроматор 1 переходит в автоколебательный режим около точки, соответствующей длине волны исследуемого . излучения, при которой интенсивность излучения на выходе монохроматора

1 максимальна. Переход два раза за заданное минимальное время через максимум ollределяет автоколебательный режим монохроматора 1. Он задается с помощью третьего блока 22 включения напряжения следующим образом.

По сигналам с вторых выходов первого

20 и второго 21 блоков включения напряжения, поступающим на входы первой 23 и второй 24 схем выдержки времени третьего блока 22 включения напряжения соответственно, схема 26 совпадения сравнивает сигналы с выхода первой 23 и второй 24 схем выдержки времени, Значение выдержки времени первой 23 и второй 24 схем выдержки времени выбрано немногим больше, чем интервал времени между двумя срабатываниями порогового элемента 18 при прохождении максимума, т.е. полупериода автоколебаний, Поэтому при втором прохождении. максимума интенсивности излучения на выходе монохроматора 1 на первом и втором входах схемы 26 совпадения присутствуют электрические сигналы, В этом случае на ее выходе формируется сигнал, по которому запускается третья схема

25 выдержки времени, и по сигналу с ее выхода срабатывает блок 27 реле, который отключает напряжение от электродвигателя

2. При этом на выходе монохроматора 1 интенсивность излучения близка к максимальной, Через заданное время срабатывает третья схема 25 выдержки и блок 27 реле вновь подключает напряжение к электродвигателю 2, который начинает вращать поворотное зеркало 10, продолжив тем самым развертку спектра исследуемого излучения.

Определение температуры исследуемого обьекта осуществляется с помощью блока 5 вычисления температуры следующим образом. Положение вала электродвигателя

2 соответствует величине напряжения, снимаемого с первого потенциометра 29.

Прологарифмировав величину этого напряжения с помощью логарифмического усилителя 31 и вычитая полученное значение напряжения из заданного вторым потенциометром 30 постоянного напряжения на выходе антилогарифмического усилителя 32 в соответствии с законом Вина, получают напряжение, величина которого пропорциональна температуре исследуемого обьекта.

Таким образом, обеспечивается повышение точности измерения за счет исключения длительного автоколебательного режима вокруг максимума.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее оптически сопряженные приемник излучения и монохроматор с электродвигателем, блок вычисления температуры, связанный с электродвигателем, и блок управления направлением вращения, первый вход которого соединен с первым выходом приемника излучения, а первый выход— с первым входом электродвигателя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, блок управления направлением вращения выполнен в виде диода, запоминающего конденсатора, последовательно соединенных порогового элемента и счетного триггера, первого, второго и третьего блоков включения напряжения и блока перезаряда запоминающего конденсатора, при этом анод диода, являющийся первым входом блока управления направлением вращения, соединен с входом порогового элемента и выходом блока перезаряда запоминающего конденсатора, вход которого соединен с выходом порогового элемента, катод диода соединен с общей шиной устройства и первой обкладкой запоминающего конденсатора, вторая обкладка которого является вторым входом блока управления направлением вращения, прямой и инверсные выходы счетного триггера соединены с входами первого и второго блоков включения напряжения соответственно, первые выходы которых являются первым и вторым выходами блока управления на1696899

Составитель А.Леви

Техред М.Моргентал

Корректор Н.Король

У—

Редактор И,Шулла

Заказ 4298 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., 4/5

Производственно-издательский комбина "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 правлением вращения соответственно, соединенные с первым и вторым входами электродвигателя, причем третий блок включения напряжения выполнен в виде первой, второй и третьей схем выдержки BpGMBHM, cxBMbl совпадения и блока реле, при этом входы первой и второй схем выдержки временй соединены с вторыми выходами времени первого и второго блоков включения напряжения, выходы которых соединены с первым и вторым входами схемы совпадения соответственно, выход схемы совпадения через третью схему выдержки времени соединен с входом блока реле, выход которого, соединенный с третьим входом электродвигателя, является выходом третьего блока включения напряжения, блок вычисления температуры выполнен в виде первого потенциометра, подвижный контакт которого соединен с входом логарифмического усилителя второго потенциометра, выход которого соединен с входом антилогарифмического усилителя. а вход — с выходом логарифмического усилителя, причем подвижный контакт первого потенциометра

5 связан с электродвигателем, приемник излучения выполнен в виде фотоприемника, реэистора нагрузки и источника постоянного напряжения, плюсовой вывод которого соединен с первым выводом фотоприемни10 ка, второй вывбд которого через резистор нагрузки соединен с минусовым выводом источника постоянного напряжения, при этом точка соединения первого вывода резистора нагрузки и второго вывода фото15 приемника является первым выходом приемника излучения, вторым выходом которого является точка соединения второго вывода резистора нагрузки и минусового вывода источника постоянного напряже20 ния.