Патент ссср 219251

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

3 ависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42|, 9/20

Заявлено 24.11.1967 (№ 1135583/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано ЗОХ.1968. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 4.Х.1968

МПК G 011<

УДК 536.521.3(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Лвтор изобретения

E. В. Трубицин

Заявитель

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ЦВЕТОВОЙ ПИРОМЕТР

Данное изобретение относится к области температурных измерений.

Быстродействие известных цветовых пирометров ограничено, главным образом, инерционностью систем, измеряющих отношение сигналов, пропорциональных спектральным яркостям в рабочей области спектра и не превышает 0,5+1 сек, хотя инерционность приемников излучения позволяет получить сигнал на его выходе с инерционностью не более

0,001 сек.

Предлагаемый пирометр отличается тем, что он снабжен непрерывно вращающимся с постоянной скоростью диском с,переменной оптической плотностью, расположенным перед одним из приемников излучения.

На фиг. 1 — функциональная схема предлагаемого пирометра; на фиг. 2 — осцилограммы напряжений в наиболее характерных точках схемы.

Он содержит оптическую систему, включающую в себя объектив 1, полевую диафрагму 2, гроектирующую линзу 8 и светоделительное устройство, состоящее из интерференционного светофильтра 4 и зеркала 5. Схема модуляции светового потока состоит из вибромодулятора б и генератора-модулятора 7. Пирометр имеет приемники 8 и 9 излучения с нагрузками 10 и

11. Устройство периодического уравнивания сигналов, состоит из двигателя 12 и оптического клина 1З. Измерительная система пирометра включает предварительный усилитель

14, фазочувствительный релейный усилитель

5 15 и регистрирующее устройство 1б. Синхронизирующая система ппрометра состоит из лампочки 17, фотоэлемента 18 и усилителя 19 синхронизации.

Работает пирометр следующим образом, 10 Излучение от объекта через объектив 1, полевую диафрагму 2 и проектирующую линзу 8 попадает на светоделительное устройство, после которого сигнал 1;. более длинноволнового участка рабочей области спектра попадает

15 на приемник 8, а сигнал 1 коротковолнового участка — на приемник 9.

Непосредственно за полевой диафрагмой расположен вибромодулятор б генератора-модулятора 7, который модулирует световой по20 ток с частотой f,. Ha пути светового потока,,попада|ощего на приемник 9, расположен оптический клин И, вращаемый с постоянной скоростью двигателем 12. Коэффициент поглощения рабочей части клина изменяется в

25 пределах, соответствующих пределам изменения спектрального отношения за измеряемый диапазон температур.

Нагрузки 10 и 11 приемников излучения подбираются, чтобы при температуре Т„обь30 екта, соответствующей началу измеряемого

219251

50 диапазона, отношение сигналов на выходе фотоэлементов было равно 1.

B отличие от известного принципа уравновешивания сигналов с помощью оптического клина, в котором реверсивный двигатель питается усиленным сигналом разбаланса, в предлагаемом пирометре оптический клин вращается непрерывно с постоянной скоростью. В качестве двигателя используется либо синхронный двигатель, либо шаговый двигатель. питаемый импульсами от ген ер ато р амодулятора 7. Частота f2 вращения клина меньше частоты f модуляции.

Таким образом, за каждый оборот клина происходит ослабление сигнала, пропорционального излучению в более коротковолновой части рабочей области спектра, на величину изменения спектрального отношения за измеряемый диапазон температур, При температуре Т„лежащей внутри измеряемого диапазона, сигнал на выходе приемника 8 равен 1;,,т, (точка а), а сигнал на выходе приемника 9, равный 1>,,т, (точка б) изменяется от этой величины до величины

s,ò,, где )г величина изменения спектрального отнош- íèÿ за диапазон. С нагрузок приемников сигнал разбаланса поступает на предварительный усилигель 14, и далее — на фазочувствительпый релейный усилитель 15, питаемый импульсным напряжением от генератора-модулятора 7. При вращении клина сигнал разбаланса непрерывно изменяет свою величину и один раз за оборот клина меняет фазу на 180 . В момент времени г, (начало оборота клина) сигнал разбаланса велик, затем он начинает уменьшаться из-за ослабления сигнала 1;,, клином, и в момент времени

t наступает баланс схемы — сигналы обоих фотоэлементов становятся равными. Сразу после этого при дальнейшем вращении клина сигнал разбаланса вновь начинает возрастать, однако при этом его фаза меняется на 180 .

Усиленный усилителем 14 сигнал вызывает срабатывание фазочувствительного релейного усилителя 15 в момент времени i;, когда сигнал разбаланса достигает величины, достаточной для срабатывания усилителя. Регистрирующее устройство, работа которого синхронизируется с вращением клина с помощью лампы 17, фотоэлемента 18 и усилителя 19 син5

4 хронизации, фиксирует момент срабатывания релейного усилителя. Как известно, в цветовых пирометрах с уравниванием сигналов, пропорциональных излучению в двух длинах волн с помощью клина,,положение последнего в момент баланса определяет значение цветовой температуры. При достаточной чувствительности усилителя в предлагаемом пирометре разница времени между моментом баланса и моментом срабатывания релейного усилителя (1г — 1г) будет пренебрежимо мала и момент срабатывания 1, будет с достаточной степенью точности характеризовать положение баланса системы, а следовательно, и цветовую температуру объекта. При использовании в качестве регистрирующего устройства электронного осциллографа, развертка которого синхронизирована с вращением клина, а на вертикальные пластины подается сигнал с выхода релейного усилителя (точка b), время от начала развертки до появления этого сигнала характеризует цветовую температуру объекта.

При необходимости получения результатов измерения в цифровой форме в качестве регистрирующего устройства используется счетчик импульсов с цифровой регистрацией. В этом случае мерой цветовой температуры служиг число импульсов, следующих с выхода релейного усилителя с частотой f, модуляции за один период частоты компенсации f> — частоты вращения клина. Частота f., определяег максимальное быстродействие пирометра, т. к. измерение происходит за время одного оборота клина. Частота f, или точнее соотношение частот f и f2 должно выбираться, исходя из заданной точности измерения и регистрации температуры.

Предмет изобретения

Быстродействующий цветовой пирометр, содержащий оптическую систему, приемники излучения, подключенные ко входу фазочувствительного усилителя, модулирующее устройство, регистрирующее устройство и устройство, формирующее начальные импульсы, отличаюгггийся тем, что, с целью повышения быстродействия пирометра он снабжен непрерывно вращающимся диском с переменной плотностью, расположенным перед одним из приемников излучения.

219251

Ти <

Тм C юг. 2

Составитель И. Рубан

Техред Л. К. Малова Корректор Л. В. Наделяева

Редактор А. Шиллер

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2842/2 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по дслам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр, Серова, д. 4