Способ полихроматического определения истинной температуры
Сущность изобретения: переотражают излучение исследуемого обьекта с помощью поверхности, имеющей неселективный или качественно такой же, что и в излучающей поверхности, возрастающий или убывающий характер зависимости коэффициента отражения от длины волны. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (si)s G 01 J 5/50
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4841551/25 (22) 20.06.90 (46) 23.10.92. Бюл. N 39 (71) Институт высоких температур АН СССР (72) Д,Я. Свет (56) Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур. — M,: Наука, 1982, с. 214 — 216.
Изобретение относится к области пирометрии излучения и может быть использовано при определении температуры твердых или жидких веществ.
Известен способ полихроматического определения истинной температуры, в котором из собственного излучения выделяют сигнал коррекции, которым корректируют вариацию излучательной способности в процессе измерения.
Известен также способ полихроматического определения истинной температуры объектов, имеющих в исследуемом интервале длин волн возрастающий, убывающий или неселективный характер спектральной зависимости отражательной или излучательной способности, включающий измерение отношений составляющих спектра излучения обьекта, в том числе возведенных в степень, В этом способе коррекция осуществляется за счет возведения одной, или нескольких компонент в степень, с показателями, минимизирующими влияние излу(54) СПОСОБ ПОЛИХРОМАТИЧ ЕСКОГО
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСТИННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Сущность изобретения; переотражают излучение исследуемого объекта с помощью поверхности, имеющей неселективный или качественно такой же, что и в излучающей поверхности, возрастающий или убывающий характер зависимости коэффициента отражения от длины волны. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. чательной способности. При этом при большой разнице между значениями излучательной способности у различных спектральных компонент методическую погрешность полностью исключить трудно, а иногда и невозможно.
Целью изобретения является повышение точности полихроматического определения истинной температуры объектов за счет сближения коэффициентов иэлучательной способности a исследуемом интервале длин волн, Очевидно, чем ближе, например, в бихроматическом пирометре отношения значений коэффициентов иэлучательной способности е> и ez,òåì ближе я1/а2 к единице и, следовательно, методическая погрешность меньше.
Так например, при измерении температуры алюминия и его сплавов в процессах прессования и прокатки методическую погрешность не удается получить менее + 1—
1,5%
1770780
Предложенный способ позволяет довести величину этой погрешности до +0,5 и даже до +0,2+0,25ф.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе полихроматического определения истинной температуры объектов, имеющих в исследуемом интервале длин волн возрастающий, убывающий или неселективный характер спектральной зависимости отражательной или излучательной способности, включающем измерение отношений составляющих спектра излучения, в том числе возведенных в степень, излучение переотражают поверхностью, имеющей неселективный или качественно такой же, что и у объекта, возрастающий или убывающий характер зависимости коэффициента отражения от длины волны.
Способ осуществляют следующим образом, Переотражают излучение поверхностью, имеющей неселективный или качественно такой же, что и у объекта, возрастающий или убывающий характер зависимости коэффициента отражения от дли- ны волны.
Измеряют отношения составляющих спектра излучения, в том числе возведенных в степень, На чертеже изображена оптическая схема устройства для осуществления способа.
Схема включает излучающую поверхность 1 исследуемого объекта, отражающую поверхность 2, например плоское зеркало, имеющее отражающее покрытие с неселективным или качественно таким же, что и у обьекта возрастающим или убывающим характером зависимости коэффициента отражения от длины волны, окно 3 в отражающей поверхности 1, через которое фокусируется пирометр и полихроматический пирометр 4.
Пунктиром показано прямое излучение от излучающей поверхности 1. Сплошными линиями показано излучение от поверхности 1, переотраженное отражателем 2, также попадающее через окно. 3 в объектив пирометра 4.
Поясним количественно предлагаемый способ, Обозначим суммарные потоки излучения с длинами волн Л Л, ..., Л7 попадающие в объектив или световод пирометра через: F1, Fz.....Fn огда
F-Е,б, К,(1-а,>e,В, а,к,(-Я,> а;... где е1, к, ..., е, — излучательные способ10 ности поверхности с длинами волн
k, z...„Лл::
Ь1, bz„„b — значения спектральных потоков с длинами волн Л1,Лг, ...,Я74; у черного тела;
К1, К,..., K> — коэффициенты, определенные спектральной зависимостью коэффициента отражения для длин волн
Л1, Л, ..., Л47, и геометрией, в т.ч. расстоянием, углами расположения зеркала, его размерами и диаметром окна.
Т.о., на соотношение между коэффициентами К>, Kz„.. К можно влиять выбором материала отражающего слоя зеркала. конструкцией, оптикой отражателя 2, Пример 1, Рассмотрим реализацию предлагаемого способа на простейшем примере бихроматического пирометра, работающего вначале по алгоритму пирометра спектрального отношения.
Пусть значения длин волн такого пирометра k = 1,6микрон и ib = 2,5 микрон, а поверхностью излучения является алюминий, В этом случае я7 = 0,12 и rz = 0,08. T,е. излучательная способность убывает с увеЗ5 личением длины волны.
Для наглядности положим, что спектральная отражательная способность отражателя — 2 такова, что К7 = О. Это можно получить покрывая зеркало — 2 отражающим
0 слоем, например, светофильтром, который пропускает излучение с Л и полностью поглощает излучение на 4, т,е, К7 =О. К вЂ” положим равным 0,25 и будем считать, что геометрия системы такова, что достаточно рассматривать только одно отражение.
Положим также, что истинная температура поверхности равна 800 К, Тогда. без отражающего зеркала методическая поправка будет с
g7 1=- Ь@/ дт = " — а4ерециере»
-1 ф. 4 /Р с2 2 14383
55 e $7= (ooll; h = = 4,44микрон
Я Я
С отражающим зеркалом
1770780 л с, hÒ = rn
С Е2+Я К (1ФЯ ) ц, о О,1
gg рад " Op/+008 0,25ff-О,О8) . 1 . лют ° ДТ 6f pe unpoH >
AT =,42 К
Теперь положим, что эа счет появления шероховатости иэлучательная способность алюминиевой поверхности увеличилась и стала: е> =0,35; Е =0,25, 15
20 — 4,44 10 0,35
AT = 14388 tn 0,25 103 реципрон:
ДТ 73 ДТ =100 — 73 — 34 25
Т 800. у ВпЕ Ел О,0984
&Е„Гп 0,12
30 л r,oo Т = п — =3,7 10 z„
Л Ю Я, ю 0,12 "" жслт ы
dT = 0peqvnpo ; 3т = фк . — 444 10
14388 — 50 реципрон
0,35
Т = 32 К; т.е. погрешность измерения при вариации излучательной способности 40 — 1 A 10, Сг
0,35 — 13рецип ран;! и
50 Итак, в бихроматическом методе с простейшей автоматической коррекцией, и редлагаемый способ сближения позволяет уменьшить методическую погрешность от вариации иэлучательной способности на
55 250 — 300, т.е, в три раза.
Тогда погрешность в обычном методе спектрального отношения, без сближения значений излучательных способностей будет:
При применении предлагаемого способа сближения:
ДТ 42 — 32 1,25 .
Т 800
Т.о. в традиционном методе бихроматической пирометрии спектрального отношения предлагаемый способ уменьшает за счет сближения значений A и е методическую погрешность в 3 раза, 12,5 -9 = 3,57, без зеркала;
5-4 = 1 с зеркалом.
Пример 2, Рассмотрим теперь применение способа сближения в бихроматичес ком пирометре с автоматической коррекцией. Здесь для коррекции применяется возведение напряжения, пропорционального первой спектральной яркости в степень и, где n = In ez min/In е min, т.о., методическая погрешность в этом способе будет определяться выражением:
-1 Л Î Е, tnt< eOOg
f,19 зва Е чае, Го, 2 / л = 5,7микрои
F3
При отсутствии зеркала In — = О, и сленг довательно ЬТ = 0
При увеличении шероховатости:
Я =055 и г = os;
Л 10 055 . hT = Ео = 23реииарон;
/4388 О 25
dT= 18к; = 2% .
ДТ
При использовании предлагаемого способа сближения
Е, =0,72; Ег-б.х+Е.а(Еа) к2 i
Ег = 0,08 0,08 Й- 0,08)0,25=0,0981 р
При гладкой поверхности
При шероховатой поверхности
ЬТ =9k: — = =06 $
AT 9 — 4
Т 800
Формула изобретения
Способ полихроматического определения истинной температуры объектов, имею1770780
Составитель Д,Свет
Техред М. Моргентал
Корректор M Демчик
Редактор
Заказ 3734 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 щих в исследуемом интервале длин волн возрастающий, убывающий или неселективный характер спектральной зависимости отражательной или излучательной способности, включающий измерение отношений составляющих спектра излучения, в том числе возведенных в степень, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности за счет сближения значении коэффици ентов излучательной способности в исследуемом интервале длин волн, излучение переотражают поверхностью, имеющей не5 селективный или качественно такой же, что и у обьекта, возрастающий или убывающий характер зависимости коэффициента отражения от длины волны.
