Способ полихроматического определения истинной температуры

 

Использование: радиационная пирометрия. Сущность изобретения: выделяют из потока излучения спектральные составляющие, преобразуют их в логарифмированные сигналы, из которых формируют сигнал истинной температуры, и по крайней мере два инвариантных к температуре сигнала, предварительно установив зависимость одного инвариантного сигнала от другого, после чего отбирают и регистрируют достоверные сигналы истинной температуры по отклонению от предварительно установленной зависимости измеренных значений инварианта. 2 ил.

Изобретение относится к радиационной пирометрии и может быть реализовано для определения истинной температуры по излучению по нескольким спектральным составляющим. Известен способ полихроматического определения истинной температуры, использующий три и более спектральных составляющих. Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является способ полихроматического определения истинной температуры, включающий выделение из потока воспринимаемого излучения спектральных составляющих, преобразование этих составляющих в логарифмированные сигналы, формирование из них по меньшей мере двух инвариантных к температуре сигналов и регистрацию сигнала истинной температуры. Указанным способам свойственен общий недостаток в них с достаточной точностью не корректируется погрешность от влияния излучательной способности объекта или пропускания промежуточной среды, если значения этих параметров отклоняются от заранее установленной функциональной зависимости друг относительно друга. Например ε_j=f(ε_j);τ_i=ϕ(τ_j)илиε_iτ_i=F(ε_jτ_j), где ε_i,ε_j коэффициенты излучательных способностей для спектральных компонент i, j; τ_i,τ_j коэффициенты пропускания промежуточной среды для тех же составляющих спектра. Целью предлагаемого способа является повышение точности измерения истинной температуры за счет исключения влияния на показания полихроматического пирометра отклонений значений коэффициентов излучательной способности и пропускания промежуточной среды от наперед установленной зависимости. Как показали натурные эксперименты, проведенные при измерении истинной температуры чугуна с использованием яркостного пирометра, пирометра спектрального отношения и пирометра, использующего предлагаемый способ, последний дает погрешность ≅ 1% относительно термопары. Сущность изобретения заключается в том, что в способе полихроматического определения истинной температуры, включающем выделение из потока воспринимаемого излучения спектральных составляющих, преобразование их в логарифмированные сигналы, формирование из них сигнала истинной температуры и инвариантных к температуре сигналов и регистрацию сигнала истинной температуры, предварительно устанавливают зависимость одного инвариантного сигнала от другого и по отклонению от этой предварительно установленной зависимости измеренных значений инвариантов отбирают и регистрируют достоверные сигналы истинных температур. Физический смысл предлагаемого способа заключается в том, что если представить зависимость In ε_i*, где ε_i* ε_i τ_i, а ε_i и τ_i в виде полинома: In ε_i *= a_o + a₁ λ_i+ a₂ λ_i²+ a_n λ_iⁿ. то любой инвариант будет описываться теми же коэффициентами a_o, a₁, a₂,a_n. Действительно, инвариант для спектральных компонент можно записать как I_i,j a_o (λ_j-λ_i)+a_i(λ_j²-λ_i²) +. + a_n (λ_jⁿ-λ_iⁿ). Следовательно, если мы сформируем зависимость одного инварианта, например I_i,j, от второго, например I_i.k, то отклонения от этой зависимости определяются только отклонением коэффициентов полинома: а_о, а₁,a_n от наперед заданных значений. Эти отклонения будут жестко связаны с отклонением в величине ε*= ετ от ее наперед заданных значений. Поэтому по отклонению одного инварианта от другого можно совершенно точно определить отклонение в величине Δε* определяющей Δ Т погрешность пирометра. Задаваясь величиной допустимого отклонения Δε* и установив заранее путем предварительных расчетов или измерений зависимость I_ij f(I_i,k), мы можем из массива пирометрической информации отобрать наиболее достоверные значения измеряемой температуры. Способ осуществляют следующим образом. Выделяют из потока воспринимаемого излучения спектральсоставляющие (по крайней мере три). Преобразуют выделенные спектральные составляющие в логарифмированные сигналы. Формируют из логарифмированных сигналов сигнал истинной температуры и по крайней мере два инвариантных к температуре сигнала, предварительно установив зависимость одного инвариантного сигнала от другого. Отбирают и регистрируют достоверные сигналы истинной температуры по отклонению от предварительно установленной зависимости измеренных значений инвариантов. Для пояснения способа на рисунке приведено устройство возможной его реализации. Устройство содержит оптически связанные три приемника излучения 1, три усилителя 2, три логарифматора 3. Выходы логарифматоров 3 соединены с входами формирователя сигнала истинной температуры 4 и, кроме того, выходы блоков 3 соединены с входами формирователей инвариантов 5 и 6, выходы которых соединены с входами сумматора 7, выход которого соединен с одним из входов компаратора 8. Выход формирователя сигнала истинной температуры 4 также соединен с одним из входов компаратора 8, кроме того, компаратор 8 соединен с источником постоянного сигнала 9. Выход компаратора 8 соединен с регистрирующим прибором 10. Устройство работает следующим образом. Из потока воспринимаемого от исследуемого объекта излучения приемниками излучения 1 выделяют три спектральные составляющие, которые усиливают в усилителе 2 и в логарифматорах 3 преобразуют в логарифмированные сигналы, которые подают в формирователь сигнала истинной температуры 4, сигнал с которого поступает в компаратор 8. Кроме того, логарифмированные сигналы с блоков 3 поступают на формирователь инвариантов 5 и 6. Значения последних I_1,2 и I_1,3 устанавливают предварительно при калибровке прибора путем расчета или измерений. Сигналы с формирователей 5, 6 поступают в сумматор 7, в котором они складываются в противофазе. При измерении температуры объекта нормированный сигнал разности инвариантов с сумматора 7 поступает в компаратор 8. Одновременно в компаратор 8 от источника 9 поступает постоянный сигнал, соответствующий установленному значению допустимой методической погрешности ΔТ. Если сигнал, соответствующий разности двух инвариантов, будет меньше или равен величине допустимой методической погрешности Δ Т, то сигнал с формирователя 4 пройдет на регистрирующий прибор 10 и будет им зарегистрирован. Если же Δ I > > ΔТ, т.е. сигнал с формирователя 4 будет больше установленной величины, то сигнал на регистратор 10 не пройдет.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛИХРОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСТИННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ, включающий выделение из потока воспринимаемого излучения спектральных составляющих, преобразование их в логарифмированные сигналы, формирование из них сигнала истинной температуры и инвариантных к температуре сигналов и регистрацию сигнала истинной температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, предварительно устанавливают зависимость одного инвариантного сигнала от другого и по отклонению от этой предварительно установленной зависимости измеренных значений инвариантов отбирают и регистрируют достоверные сигналы истинных температур.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2