Способ теплового контроля движущихся нагретых тел


 


Владельцы патента RU 2418273:

Государственное научное учреждение "Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси" (ГНУ "ИТМ НАН Беларуси") (BY)

Изобретение относится к измерительной технике. В способе, заключающемся в том, что сканируют нагретую поверхность тела спереди и сзади по направлению движения, формируют лучистый поток излучения с радиально симметричным спектральным распределением по каждой поверхности, фокусируют спектральные компоненты воспринятого спереди и сзади лучистого потока вдоль его оптической оси, спектрально разлагают излучение и анализируют спектрально-энергетическое распределение в пространственно-распределенном спектре излучений передней и задней поверхностей тела. По спектру и удалению и приближению его относительно фиксированных приемников определяют текущую температуру в реальных пространственно-временных координатах движущегося тела. Технический результат - повышение достоверности и производительности теплового контроля движущихся тел в литейном производстве и металлургии.

 

Изобретение относится к измерению и контролю теплофизического состояния нагретых тел в литье и металлургии и может быть использовано для автоматизированного теплового контроля изделий других отраслей со схожими задачами технологического контроля.

Известен способ теплового контроля нагретых тел, позволяющий бесконтактно производить замеры путем наведения чувствительного приемника на объект и регистрацию его сравнением с контрольным излучением [1, с.341-345].

Недостатками данного способа являются ограниченная зона излучений поверхности и, как следствие, необходимость в большом количестве чувствительных приемников, что снижает производительность и достоверность оценки теплофизических свойств нагретого тела.

Известен способ пассивного теплового контроля нагретых тел по температурному рельефу (тепловому изображению) тепловой картины. На основе «эффекта миража» осуществляются преобразования температурного распределения в соответствующий сигнал с последующей обработкой [2, с.18, с.196-197].

В динамике движущегося нагретого тела из-за изменяющейся теплопроводности пограничного слоя искажается тепловая картина распределения температуры поверхности, что снижает достоверность и производительность (точечный контроль в статике).

Известен способ оптико-электронного сканирования нагретой поверхности, когда с помощью сканирующих систем (механических устройств, оптико-электронных пространственно-временных модуляторов и т.д.) сканируют поверхность [3, с.170-172].

Однако устройства, реализующие такой способ, отличаются большими габаритами, невысокой разрешающей способностью и влиянием дестабилизирующих воздействий (дыма, паров и т.д.). Существенным ограничением достоверности результатов является условие жесткого визирования оптико-электронной системы.

Известен способ теплового контроля по спектральному отношению с использованием различных длин волн излучения нагретой поверхности или всего спектрального диапазона [4, с.175-180]. Однако для достоверной оценки теплового состояния поверхности необходимо знать спектральный коэффициент излучения и расстояние визирования приемника, что ограничивает достоверность и производительность контроля.

Известен способ оценки текущего состояния поверхности сканирующим тепловизором, обеспечивающим получение интегральной картины распределения температуры всей поверхности [6].

Недостатками данного способа являются значительное время на формирование и обработку информации (наличие большого количества кадров), что вносит разрыв в информационно-преобразовательный процесс, когда съем первичной информации и ее обработка производятся в различных пространственно-временных координатах, и снижает достоверность и производительность контроля движущихся нагретых тел.

По существу ни один из известных способов измерения температуры нагретых тел не позволяет непрерывно и оперативно измерять температуру движущихся нагретых тел, особенно в производственных условиях современных скоростных технологий литья и металлургии [3, 4, 5].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является способ бесконтактного измерения температуры поверхности нагретых тел, основанный на съемке объекта в инфракрасном и/или видимом диапазонах спектра излучения с разложением цветного изображения на компоненты, последующим покомпонентным цифровым преобразованием, сопоставлением их отображений с эталонными значениями и по ближайшим сходным с эталонными значениям идентифицирование температуры [7].

Однако спектральное разложение цветного изображения по трем стандартным компонентам при сложности цифрового отображения и сравнения с эталонными значениями производится в различных пространственно-временных координатах, что снижает достоверность и производительность контроля движущихся нагретых тел в процессах литья и металлургии.

Единой технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение достоверности и производительности теплового контроля движущихся нагретых тел.

Задача достигается тем, что в способе теплового контроля движущихся нагретых тел, включающем сканирование нагретой поверхности тела, формирование воспринятого теплового изображения, выявление и анализ информативной составляющей излучения, отличающемся тем, что одновременно сканируют поверхность спереди и сзади по направлению движения тела, формируют лучистый поток излучения с радиально симметричным спектральным распределением по каждой поверхности, фокусируют спектральные компоненты воспринятого спереди и сзади потока излучения вдоль оси потока, спектрально разлагают излучение и определяют спектрально-энергетическое распределение в пространственно-распределенном спектре излучений передней и задней поверхностей тела, а по спектру, удалению и приближению его относительно приемников излучений определяют текущую температуру в реальных пространственно-временных координатах нагретого тела.

Способ теплового контроля движущихся нагретых тел заключается в том, что преобразование первичной информации по лучистому потоку каждой поверхности осуществляется путем создания дифракционного поля в виде совокупности асимметричных расходящихся парциальных пучков, каждой спектральной компоненте которых соответствует определенная длина волны. Из формируемого оптической системой изображения выделяется некоторая информативная часть его, содержащая сфокусированную компоненту с присутствием частичных потоков других длин волн, а в формируемой дифракционной картине в виде распределенного спектра выявляют экстремальные интенсивности воспринимаемых длин волн и по их соотношению информируют о температуре, а по положению максимума интенсивности в распределенном спектре учитывают влияние удаления от приемника передней и задней поверхностей.

Источники информации

1. Измерения в промышленности. Справ. изд. в 3-х кн. Кн.2. Способы измерения и аппаратура: пер. с нем. / Под ред. Профоса П. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1990.

2. Неразрушающий контроль: в 5 кн. Кн.4. Контроль излучениями / Б.Н.Епифанцев, Е.А.Гусев, В.И.Матвеев и др. / Под ред. В.В.Сухорукова. - М.: Высш. шк., 1992.

3. Поскачей А.А. Оптико-электронные системы измерения температуры /2-е изд. перераб. и доп./ А.А.Поскачей, Е.П.Чубаров. - М.: Энергоатомиздат, 1998.

4. Марков А.П. Способы и средства оптико-электронной термоскопии /А.П.Марков, Е.И.Марукович, Е.М.Патук и др. // Литье и металлургия. №3(47), 2008. - С.175-181.

5. Патент RU №2149366 C1, МКИ 7 G01J 5/58. Способ бесконтактного измерения температуры.

6. Непрерывное измерение температуры в промышленности. Линейно-сканирующий термометр МР50. Raytek //www.raytek.com.

7. Патент RU №2238529 C1, МКИ 7 G01J 5/60. Способ бесконтактного измерения температуры поверхности нагретых тел.

Способ теплового контроля движущихся нагретых тел, включающий сканирование нагретой поверхности тела, формирование воспринятого теплового изображения, выявление и анализ информативной составляющей излучения, отличающийся тем, что одновременно сканируют поверхность спереди и сзади по направлению движения тела, формируют лучистый поток излучения с радиально симметричным спектральным распределением по каждой поверхности, фокусируют спектральные компоненты воспринятого спереди и сзади потока излучения вдоль оси потока, спектрально разлагают излучение и определяют спектрально-энергетическое распределение в пространственно-распределенном спектре излучений передней и задней поверхностей тела, а по спектру, и удалению, и приближению его относительно приемников излучений, определяют текущую температуру в реальных пространственно-временных координатах нагретого тела.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области дистанционного измерения температуры движущегося объекта. .

Изобретение относится к детектированию температуры образца делящегося материала, разогреваемого реакторным облучением, и может быть использовано в ядерной физике, атомной энергетике, в частности в системах контроля и обеспечения безопасности ядерных реакторов.

Изобретение относится к области пирометрии и радиометрии. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к радиационной пирометрии. .

Изобретение относится к оптическим методам контроля технологических параметров установки непрерывной разливки стали (УНРС). .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к области тепловых измерений

Изобретение относится к области измерительной техники

Изобретение относится к способу детектирования интенсивности излучения, в частности, газообразной смеси продуктов реакции при помощи фотокамер

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к устройствам бесконтактного измерения температуры поверхности нагретых тел методом спектрального отношения, и может быть использовано в любых отраслях промышленности для измерения температуры различных материалов и изделий

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения температуры водосодержащей среды, а именно пульсирующей крови внутри тела

Датчик с фильтровальным устройством, на выходе которого установлено детекторное устройство, и аналитическим устройством, соединенным с детекторным устройством. Причем фильтровальное устройство имеет первый контрольный фильтр и второй контрольный фильтр, и оба фильтра имеют первую контрольную полосу и вторую контрольную полосу соответственно. При этом измеренные значения плотности интенсивности первой контрольной полосы и второй контрольной полосы служат для оценки температуры излучающего источника. Причем первый и второй контрольные фильтры образуют контрольную систему, а их контрольные полосы образуют систему контрольных полос, распределенных по обе стороны предварительной полосы. Технический результат - повышение точности измерений. 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического определения концентрации металла в руде. Согласно заявленному способу перед проведением контроля содержания металла в руде по конвейеру пропускают руду без примесей металла. Нагревают площадным источником теплового излучения, ширина которого превышает ширину конвейера. Через время τзад после окончания нагрева измеряют среднее значение температуры по нагретой поверхности руды без содержания металла Т1ср. На основании проведенных измерений формируют градуировочную кривую. Далее на конвейер непрерывно подают руду, содержащую металл, и нагревают. Через время τзад измеряют на каждом кадре i среднее значение температуры Tcpi. Определяют величину Tcpi-T1ср на основании градуировочной кривой. Используя величину (Tcpi-T1ср), определяют процентное содержание металла в руде. Также предложено устройство для реализации указанного способа. Технический результат - повышение достоверности определения содержания металла в руде. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к бесконтактным методам исследований теплофизических характеристик твердых тел и может быть использовано для исследований теплофизических характеристик изделий, используемых в авиакосмической, машиностроительной и энергетической промышленности. Устройство для бесконтактного определения коэффициента температуропроводности твердых тел содержит плоский оптический нагреватель и тепловизор, подключенные к компьютеру, оптически непрозрачную маску для формирования пространственного поля нагрева. Устройство также дополнительно содержит оптический объектив, предназначенный для фокусирования теплового излучения плоского оптического нагревателя и оптически непрозрачную шторку, позволяющую открывать и закрывать тепловое излучение плоского оптического нагревателя в определенные моменты времени. Технический результат - повышение точности бесконтактного определения коэффициента температуропроводности твердых тел. 1 ил.
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при наземных тепловакуумных испытаниях бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) негерметичных космических аппаратов (КА). Предложен способ измерения тепловых полей электрорадиоизделий, включающий использование интегрированных программных средств и стенда тепловакуумных испытаний. Температуру поверхности прибора измеряют с помощью термодатчиков вблизи контрольных точек. Одновременно измеряют температуру всей поверхности панели или блока радиоэлектронной аппаратуры с установленными электронными компонентами с помощью тепловизионной измерительной системы через иллюминатор, обладающий высокой степенью пропускания излучения в инфракрасном диапазоне, с записью информации в цифровом виде. Технический результат - повышение точности получаемых данных.

Изобретение относится к области океанологии и может быть использовано для получения полей температуры океана в оперативном режиме. Заявлен способ оценки температуры поверхности океана по измерениям спутниковых микроволновых радиометров путем получения значений радиояркостных температур (Тя) по радиометрическим каналам и вычисления значения температуры поверхности океана (Ts) с использованием зависимости, учитывающей значение радиояркостных температур и коэффициентов настроенной Нейронной Сети. Используются четыре радиометрических канала, которые имеют следующие частоты и поляризационные режимы: υ1=6.9 ГГц горизонтальной поляризации, υ2=6.9 ГГц вертикальной поляризации, υ3=10.65 ГГц горизонтальной поляризации и υ4=10.65 ГГц вертикальной поляризации. Моделируется ослабление излучения слоем осадков до 30 мм/ч, что позволяет получать оценки температуры поверхности океана в широком диапазоне состояний океана и атмосферы для всего диапазона температур океана в условиях, включающих наличие мощной облачности и осадков до 30 мм/ч. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных.
Наверх