Бесконтактный способ измерения температуры

 

ОП ИСА

ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИ

84196

Фаюа Фаааива

Соцналнстачесещ

Республик (61) Дополнительное к авт. с (22) Заявлено 06.08.76 (21) 2 с присоединением заявкт (23) Приоритет (53) Опубликовано 15.12.77. Б (45) Дата опубликования опи л G 01J 5/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР

Ilo делам изобретений н атирытнй

536.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. И. Корсунский, А. Д. Волчек и Г. В. Попов

Институт ядерной физики АН Казахской ССР (71) Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к технике измерения температуры, а также к способам измерения температуры раскаленных тел по их тепловому излучению.

Наиболее распространенными являются методы яркостной радиоционной и цветной пирометрии. Однако все эти методы дают большие ошибки, когда неизвестны коэффициенты черноты излучателей.

Для уменьшения этой ошибки прибегают к искусственному увеличению коэффициента черноты излучателя.

Так, известен способ измерения истинной температуры тела с неизвестной излучательной способностью, по которому предложено, подсвечивая излучатель поляризованным светом, измерять цветовую температуру, однако не всегда есть возможность подсветить излучатель, и возникающая поправка не велика.

Существуют способы введения поправок в измерительную схему. Так электронное устройство для дистанционного измерения температуры предусматривает измерение интенсивности светового потока фотоэлементом.

При этом второй фотоэлемент, находящийся в темноте, служит для введения различных поправок.

Однако сам принцип этого метода предусматривает знание коэффициента черноты излучателя.

Известен бесконтактный способ измерения температур, позволяющий определить истинную температуру с достаточно малой ошибкой без знания спектральных коэффициентов черноты. Бесконтактный способ измерения температур заключается в засветке образца и измерении стационарной темновой проводимости аномального фотопроводника от темпер атур ы из луч ателя.

10 Однако как оказалось в результате исследований, определение температур по стационарному значению аномальной проводимости

G„ требует постоянной перекалибровки пирометра. Дело в том, что спектральное распре15 деление ст„(Х) изменяются со временем. Это сужает область применения данного способа определения температур, например, при использовании пирометра для длительных непрерывных измерений, поскольку уменьшается

20 точность, а также требуется дополнительная сложная перекалибровка пирометра.

Целью настоящего - изобретения является увеличение точности определения температуры с исключением при этом необходимости ре25 гулярной калибровки пирометра.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу определения температур используют не значения стационарной аномальной фотопроводимости, а разность этой величины и

30 значения аномальной фотопроводимости, возбуждаемой эталонным источником.

584196

На фиг. 1 показано изменение спектрального распределения стационарных значений аномальной фотопроводимости (за два месяца уровень проводимости изменился на 8о/о) на фиг. 2 — спектральное распределение разности стационарных значений (не изменяется со временем).

Этот факт можно объяснить следующм образом.

Наблюдаемую величину фотопроводимости можно представить, как сумму равновесной компоненты cr и компоненты, зависящей от длины волны о;, (Х) ан — оо+ <г(Л). (1)

Спектральное распределение он, как это следует из фиг. 1 сильно изменяется с течением времени. Это могло быть обусловлено как изменением равновесной компоненты, так и аномальной, но равновесную компоненту можно исключить, дополнительно измеряя значение о.„в некоторой фиксированной точке

Ло ан — ан (Ло): аа (Л) — аа (Лр). (2)

Для проверки предположения об изменении аномальной компоненты со временем рассмотрим приведенную разность наблюдаемых

m о, к максимальному значению он

30 (з) т

a„— s

m а — а а а т ао+ а„ т

Равновесную компоненту исключим делением выражения (3) на приведенную разность между он и а„в фиксированнои точке

m 35 ан — ан(ЛО) /а„а™ вЂ” аа (ЛО) Для того, чтобы проверить, зависит ли 40 спектральное распределение аномальной компоненты от времени, был проведен перерасчет экспериментально полученных данных по формуле (4), Как следует из фиг. 2. спектральное распределение величины К не изменяется со 45 временем, а следовательно, и спектральное распределение a,(Х) тоже не изменяется со временем. Таким образом, временное изменение спектрального распределения о, обусловлено только изменением равновесной компо- 50 ненты о,.

Следовательно, если в качестве калибровочной кривой использовать не величину

o„(T), а разность о„(Т) — он(Х,), то эта разность со временем, несмотря на изменение равновесной проводимости, сохранится неизмененной.

Поэтому предлагается при изменении температуры нагретых тел воспользоваться разностью, стационарных значений аномальной фотопроводимости возбужденных излучением нагретого тела и эталонным источником, в качестве которого может быть использована обыкновенная лампа накаливания со светофильтром. Тогда рабочая формула преобразуется в следующую:

Яг а (о) т (о) ан а (Ло)

1 C (Е) а(о, Т) гг е ехр о)КТ вЂ” 1 (5,) ов

a(=-, Т) ехр о/К7 — 1

Формула изобретения

Бесконтактный способ измерения температуры, основанный на измерении стационарных значений аномальной фотопроводимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения температуры, величину аномальной фотопроводимости измеряют после освещения эталонным источником и по величине ее разности с величиной аномальной фотопроводимости, полученной при освещении измеряемым объектом, определяют температуру объекта. где т(е) — время релаксации; а(в,Т) — спектральный коэффициент черноты излучателя; в — энергия квантов излучения;

К вЂ” постоянная Больцмана.

Таким образом, данный способ измерения температур предусматривает наряду с измерением величины он, измерение проводимости, возбужденной эталонным источником.

Следовательно, данный способ измерения температур раскаленных тел обладает более высокой точностью и позволяет избавиться от дополнительной, весьма сложной перекалибровки пирометра.

684196 ,1 (ffM)

Риг 1 ог

Корректор Л. Котова

Редактор И. Шубина Составитель А. Кружилина

Заказ 924/8 Изд. Ко 179 Тираж 881 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Мшгпстров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2