Способ бесконтактного измерения температурного поля

Авторы патента:


Способ бесконтактного измерения температурного поля
Способ бесконтактного измерения температурного поля
Способ бесконтактного измерения температурного поля
Способ бесконтактного измерения температурного поля

Владельцы патента RU 2252399:

Сергеев Сергей Сергеевич (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. Способ включает выбор исходного направлении оси визирования пирометра с помощью видеокамеры, формирование изображения контролируемого объекта на экране, выделение видеосигнала, соответствующего одному кадру полученного изображения, запоминание выделенного видеосигнала. После чего осуществляют сканирование контролируемого объекта с последовательным формированием сигналов, соответствующих температуре участков его поверхности. Сигналы, соответствующие координатам и температуре каждого участка поверхности, заносят в устройство памяти. После окончания цикла сканирования осуществляют воспроизведение записанного в устройстве памяти изображения контролируемого объекта. Изобретение обеспечивает возможность выбора оптимальной траектории для сканирования и наглядную привязку измеренных значений температуры к координатам контролируемого объекта. 4 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к бесконтактным способам измерения температуры объектов.

Из уровня техники известен способ бесконтактного измерения температурного поля, включающий проектирование в глаз оператора локальной зоны поверхности контролируемого объекта, преобразование однозначно связанного с температурой теплового излучения от той же локальной зоны поверхности контролируемого объекта в электрический сигнал, измерение величины электрического сигнала и перемещение локальной зоны контроля (сканирующего пятна) по требуемой в каждом конкретном случае траектории в пределах поверхности контролируемого объекта (см. патент US №3586439, 1971 [1]).

Известный способ бесконтактного измерения температурного поля обеспечивает с достаточно высокой точностью наведение средства для измерения температуры по тепловому излучению (пирометра) на тот или иной участок поверхности контролируемого объекта. Основной же недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет ориентироваться оператору относительно всего контролируемого объекта, а следовательно, выбрать оптимальную траекторию сканирования.

Известен также способ бесконтактного измерения температурного поля, взятый в качестве прототипа и включающий формирование изображения контролируемого объекта на экране (матовом стекле), на котором нанесена траектория сканирования, перемещение оси визирования пирометра по заданной траектории, зависящей от конструкции блока сканирования используемого пирометра, который жестко связан с экраном, формирование сигналов, соответствующих температуре каждого участка поверхности контролируемого объекта, расположенного вдоль траектории сканирования и определяемого мгновенным углом визирования пирометра (см. А.А.Поскачей и Е.П.Чубаров. Оптико-электронные системы измерения температуры, М., "Энергия", 1979, с.169-172, рис.7-5,в [2]).

Недостаток прототипа заключается в том, что он не позволяет осуществлять оптимальный контроль температурного поля объекта, а именно не обеспечивает возможности выбора вида траектории сканирования (замкнутой, разомкнутой или дискретной) в зависимости либо от конкретного вида контролируемого объекта, либо от его конкретных режимных параметров. Кроме того, известный способ позволяет получить температурный профиль на экране электронного устройства отображения информации ([2] рис.7-7), но без конкретной привязки его к координатам контролируемого объекта.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению возможности оптимального контроля температурного поля объекта. Достигаемый при этом технический результат заключается в возможности не только выбора (в зависимости от вида контролируемого объекта и его режимных параметров) оптимальной траектории для сканирования осью визирования пирометра, но и в обеспечении наглядной привязки измеренных локальных значений температуры к координатам контролируемого объекта.

Поставленная задача решена тем, что в способе бесконтактного измерения температурного поля, включающем формирование изображения контролируемого объекта на экране, сканирование пирометром поверхности контролируемого объекта, формирование сигналов, соответствующих температуре участков поверхности контролируемого объекта, определяемых мгновенным углом визирования пирометра, согласно изобретению при выбранном, исходном направлении оси визирования пирометра о помощью видеокамеры, жестко связанной с пирометром, формируют изображение контролируемого объекта на экране электронного устройства отображения информации, выделяют видеосигнал, соответствующий одному кадру полученного изображения контролируемого объекта, заносят выделенный видеосигнал в устройство памяти, после чего осуществляют сканирование путем перемещения оси визирования пирометра по выбранной траектории и одновременно с последовательным формированием сигналов, соответствующих температуре участков поверхности контролируемого объекта, расположенных вдоль траектории сканирования, измеряют для каждого упомянутого выше участка поверхности контролируемого объекта в выбранной системе координат величину смещения по каждой координате изображения контролируемого объекта на экране электронного устройства отображения информации относительно его исходного положения, записанного в устройстве памяти, осуществляют кодирующее преобразование измеренных смещений по каждой координате в сигналы, соответствующие координатам каждого упомянутого выше участка поверхности контролируемого объекта в его изображении, записанном в устройстве памяти, сигналы, соответствующие координатам каждого упомянутого выше участка поверхности контролируемого объекта, а также сигналы, соответствующие температуре каждого участка, заносят в устройство памяти, а после окончания каждого цикла сканирования осуществляют воспроизведение записанного в устройстве памяти изображения контролируемого объекта, при этом результаты измерения температуры отображают в точках экрана, соответствующих координатам участков поверхности контролируемого объекта, расположенных на траектории сканирования.

Преимущество предложенного способа бесконтактного измерения температурного поля заключается в том, что сканирование поверхности контролируемого объекта осуществляют не по траектории, обусловленной конструкцией блока сканирования пирометра, а по траектории, выбранной самим оператором, исходя из особенностей контролируемого объекта и/или его режимных параметров. Это позволяет существенно уменьшить при контроле долю избыточной информации, а следовательно, обеспечить оптимальный контроль температурного поля объекта. Кроме того, сканирование путем перемещения оси визирования пирометра по выбранной траектории при одновременном обеспечении постоянного угла обзора с помощью видеокамеры, жестко связанной с пирометром, позволяет путем измерения смещений по каждой координате (в выбранной системе координат) изображения контролируемого объекта на экране электронного устройства отображения информации относительно исходного, занесенного в устройство памяти, осуществить привязку измеренных сигналов, соответствующих температуре каждого участка поверхности контролируемого объекта, расположенных на траектории сканирования, к точкам экрана, на котором воспроизводится записанное в блоке памяти исходное изображение контролируемого объекта, соответствующих координатам каждого контролируемого участка. В результате обеспечивается наглядная привязка каждого измеренного значения температуры к координатам контролируемого объекта в его изображении на экране электронного устройства отображения информации.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной выше совокупностью существенных признаков требуемого технического результата.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для осуществления предложенного способа; на фиг.2 - исходное изображение контролируемого объекта на экране электронного устройства отображения информации; на фиг.3 - изображение контролируемого объекта в один из моментов сканирования; на фиг.4 - относительное смещение изображения контролируемого объекта в процессе сканирования.

На фиг.1 используются следующие обозначения: 1 - контролируемый объект, 2 - входной объектив пирометра, 3 - приемник лучистой энергии (ПЛЭ) пирометра, 4 - электронный блок пирометра (ЭБ), 5 - микроконтроллер, 6 - устройство памяти (УП), 7 - электронное устройство отображения информации, 8 - полупрозрачное зеркало, 9 - видеокамера.

В предпочтительном варианте осуществления предложенного способа (для исключения параллакса канала визирования - видеокамеры 9 - относительно измерительного канала - пирометра) ось 10 визирования видеокамеры 9 совмещена посредством полупрозрачного зеркала 8 с оптической осью 11 пирометра. Выход видеокамеры 9 подключен к первому входу микроконтроллера 5, а выход ПЛЭ 8 через электронный блок 4 пирометра подключен ко второму входу микроконтроллера 5, вход-выход которого соединен с вход-выходом устройства 6 памяти, а выход - с входом электронного устройства 7 отображения информации. В принципе возможно использование и других технических решений, например оптико-волоконных разветвителей (см. патент US №4225230, 1980). На фиг.2, 3 и 4 используются обозначения: 12 - экран электронного устройства 7 отображения информации, 13 - изображение контролируемого объекта 1, 14 и 14’ - изображения (условно) сканирующего пятна пирометра соответственно в его исходном положении и в один из моментов сканирования, Х и Y - декартовая система координат.

Способ бесконтактного измерения температурного поля осуществляется следующим образом. С помощью видеокамеры 9, имеющей угол обзора, намного превышающий угол визирования пирометра, осуществляют наведение пирометра на контролируемый объект. Так как оптические оси 10 и 11 совмещены посредством полупрозрачного зеркала 8, то изображение 14 сканирующего пятна (размер которого на поверхности контролируемого объекта 1 определяется углом визирования пирометра), имеющего в данном конкретном случае круглую форму, будет расположено в центре экрана 12 электронного устройства 7 отображения информации. Выбирают исходное положение видеокамеры 9, а следовательно, и жестко связанного с ней пирометра таким образом, чтобы весь исследуемый объект 1 или вся его зона, подлежащая контролю, находилась в поле зрения видеокамеры 9 (фиг.2). Выделяют видеосигнал, соответствующий одному кадру полученного (исходного) изображения 13 (фиг.2) контролируемого объекта 1 на экране 12 электронного устройства 7 отображения информации, например на экране электронно-лучевой трубки. По командам, формируемым микроконтроллером 5, осуществляют запись выделенного видеосигнала в устройство 6 памяти. После этого осуществляют сканирование поверхности контролируемого объекта 1 путем перемещения оператором оси 11 визирования пирометра по выбранной им траектории исходя из особенностей контролируемого объекта 1 и/или его режимных параметров. Последовательно с помощью пирометра формируют сигналы, соответствующие температуре участков поверхности контролируемого объекта 1, определяемых мгновенным углом визирования пирометра и расположенных вдоль траектории сканирования. Одновременно для каждого упомянутого выше участка поверхности контролируемого объекта 1 (фиг.3) в выбранной (в данном случае декартовой системе координат) измеряют величину смещений ΔX и ΔY по каждой координате Х и Y (фиг.4) изображения 13 контролируемого объекта на экране 12 электронного устройства 7 отображения информации относительно его исходного положения (фиг.2), изображение которого (в виде видеосигнала) записано в устройстве 6 памяти. С помощью микроконтроллера 5 осуществляют кодирующее преобразование измеренных смещений ΔХ и ΔY по каждой координате в сигналы, соответствующие координатам каждого упомянутого выше участка поверхности контролируемого объекта 1 в его изображении 13 (фиг. 2) записанном в устройстве 6 памяти. Полученные после кодирующего преобразования сигнала (например, соответствующие временные интервалы, за которые электронный пучок при его развертке по экрану 12 проходит путь от начала развертки до точек на экране 12, соответствующих каждому участку на поверхности контролируемого объекта, температура которого измеряется), а также сигналы, соответствующие температуре тех же участков, заносят в устройство 6 памяти. После окончания каждого цикла сканирования осуществляют воспроизведение записанного в устройстве 6 памяти изображения 13 контролируемого объекта, при этом результаты измерения температуры отображают в точках экрана 12, соответствующих координатам участков поверхности контролируемого объекта 1, расположенных на траектории сканирования.

Изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется оперативный контроль за температурным режимом различных участков объекта.

Способ бесконтактного измерения температурного поля, включающий формирование изображения контролируемого объекта на экране, сканирование пирометром поверхности контролируемого объекта, формирование сигналов, соответствующих температуре участков поверхности контролируемого объекта, определяемых мгновенным углом визирования пирометра, отличающийся тем, что при выбранном исходном направлении оси визирования пирометра с помощью видеокамеры, жестко связанной с пирометром таким образом, что их оптические оси совмещены, формируют изображение контролируемого объекта на экране электронного устройства отображения информации, выделяют видеосигнал, соответствующий одному кадру полученного изображения контролируемого объекта, заносят выделенный видеосигнал в устройство памяти, после чего осуществляют сканирование путем перемещения оси визирования пирометра по выбранной траектории при одновременном обеспечении постоянного угла обзора с помощью видеокамеры и одновременно с последовательным формированием сигналов, соответствующих температуре участков поверхности контролируемого объекта, расположенных вдоль траектории сканирования, измеряют для каждого упомянутого выше участка поверхности контролируемого объекта в выбранной системе координат величину смещения по каждой координате изображения контролируемого объекта на экране электронного устройства отображения информации относительно его исходного положения, записанного в устройстве памяти, осуществляют кодирующее преобразование измеренных смещений по каждой координате в сигналы, соответствующие координатам каждого упомянутого выше участка поверхности контролируемого объекта в его изображении, записанном в устройстве памяти, сигналы, соответствующие координатам каждого упомянутого выше участка поверхности контролируемого объекта, а также сигналы, соответствующие температуре каждого участка, заносят в устройство памяти, а после окончания каждого цикла сканирования осуществляют воспроизведение записанного в устройстве памяти изображения контролируемого объекта, при этом результаты измерения температуры отображают в точках экрана, соответствующих координатам участков поверхности контролируемого объекта, расположенных на траектории сканирования.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам стабилизации температуры фотодиодных приемников лучистой энергии оптико-электронных приборов, и может быть использовано в фотометрических устройствах.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к области измерения температуры, а именно к оптической пирометрии, и может использоваться для бесконтактного измерения температуры объектов в диапазоне, близком к температуре окружающей среды.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к оптическим пирометрам для замера излучения от рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а точнее - к оптическим пирометрам для замера излучения от рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя. .

Изобретение относится к технической оптике и может быть использовано для измерения абсолютных величин потоков ИК излучения с нормированной точностью при аттестациях, поверках и испытаниях инфракрасных оптических приборов, дистанционных измерений параметров процессов в различных средах, в том числе в полевых условиях.

Пирометр // 1824526

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильном производстве

Изобретение относится к методам и средствам для определения температуры нагретых тел и расплавленных металлов

Изобретение относится к устройствам обнаружения электромагнитного, в частности, инфракрасного излучения
Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, в частности к ИК термографии (или тепловидению)

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для калибровки многоканальных пирометров

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и касается способа измерения амплитуды колебаний температуры в канале проплавления, образующемся при воздействии лазерного излучения на обрабатываемый материал. Способ включает в себя измерение временной зависимости теплового излучения, регистрируемого с тыльной по отношению к воздействующему лазерному излучению стороны обрабатываемого материала. Технический результат заключается в упрощении процесса измерений и расширении функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения колебаний температуры в глубоких каналах проплавления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к маскировочному механизму для блока датчика движения. Заявленный внутренний маскировочный механизм (20) расположен внутри блока датчика движения (10) и может быть перемещен в подвешенном состоянии в основном в направлениях вниз и вверх, вследствие чего пассивные инфракрасные датчики движения (15) могут быть выборочно разблокированы или заблокированы, соответственно, для рабочей зоны большой или малой дальности. Внутренний маскировочный механизм (20) в основном имеет L-образную или перевернутую Т-образную форму, где противоположные грани двух параллельных вертикальных элементов стойки (22) разделены между собой пространством и снабжены горизонтальным элементом (23) в нижней части двух соединенных вертикальных элементов стойки (22) с рукояткой переключения (21), расположенной между двумя соединенными вертикальными элементами стойки (22) и управляемой с помощью внешней рукоятки настройки (14) через настроечное отверстие (13) на цилиндрической крышке (12) блока датчика движения (10). Средства визуального контроля для индикации большой или малой дальности могут дополнительно быть обеспечены на внутреннем маскировочном механизме (20). Технический результат заключается в возможности управления основным перемещением внутреннего маскировочного механизма вверх и вниз с помощью внешней рукоятки настройки на блоке датчика движения и в обеспечении средств визуального наблюдения для указания большой или малой дальности для блока датчика движения. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к детектору без регулирования температуры, содержащему матрицу подвешенных болометров, расположенных в фокальной плоскости линзы, считывающую схему, создающую поток необработанных значений, и затвор. Способ корректировки необработанных значений содержит этап получения общей таблицы необработанных значений; этап определения таблицы коррекции смещений для текущей температуры детектора в соответствии с общей таблицей и набора сохраненных таблиц необработанных значений; и этап коррекции потока необработанных значений с помощью таблицы коррекции смещений. В соответствии с изобретением процесс обслуживания содержит проверку условия для замены таблицы из указанного общего набора общей таблицей. Если указанное условие выполняется, производят замену таблицы из указанного общего набора общей таблицей. Проверка содержит определение того, существует ли новый набор таблиц, полученный путем замены таблицы общего набора общей таблицей, который является более подходящим, чем общий набор, для целей последующего определения таблицы смещений. Технический результат - коррекция изменения смещения детектора без термоэлектронного охладителя без предварительной калибровки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается оптической системы инфракрасного термометра. Оптическая система содержит объектив, окуляр, светоделительный блок, объективную трубку, фокусирующую окулярную трубку и фокусировочное кольцо объектива. В задней части устройства расположен колпачок, который предназначен для фиксации расстояния до изображения, формируемого объективом, а также для обеспечения защиты устройства от загрязнения. Объектив и окуляр выполнены с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Перемещение объектива осуществляется за счет вращения фокусировочного кольца, а перемещение окуляра осуществляется за счет вытягивания фокусирующей окулярной трубки. Технический результат заключается в увеличении точности измерений и повышении надежности устройства. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области контроля работы двигателей и касается способа мониторинга высокотемпературной области в газотурбинном двигателе. Для реализации способа в стационарной лопатке с внутренним охлаждением создают порты для мониторинга. В лопатке размещают дистальный конец прибора для мониторинга. Прибор для мониторинга выполнен с возможностью изменения положения в стационарной лопатке относительно продольной оси лопатки и функционального соединения с портами для обеспечения необходимого поля обзора интересующей области. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к измерительной технике

Наверх