Пирометр цветовой температуры

 

О П=И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<»l 69234I

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 151068 (22) Заявлено 27.66.75 (21) 2148987/18-25 (51) M.Кл.з G 61 1 5/6О с присоединением заявки—

Государственный комитет (23) Приоритет— (43) Опубликовано;15.63.82. Бюллетень № 10 (45) Дата опубликования описания 15.03.82 ло делам изобретений и открытий (53) УДК 536.521.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. Я. Свет, С. В. Краюшкин, А. Ф. Парфинович, В. И. Саяпина и В. Н. Голубцова

ФPJ q с ° ;Ф;, с ..y4

L (71) Заявитель (54) ПИРОМЕТР ЦВЕТОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к устройствам измерения температу|ры по излучению, в ча стности K пирометрам, измеряющим тем,,пературу по отношению пото1ков:излучения.

По основному авт. св. № 151068 известен логарифмический цветовой пирометр, измеряющий температуру по величине логарифма опношеиия спекпральных лучистостей.

Пирометр выполнен ia виде амплитудновременного црвобразователя экспонен циально-,импульсных сипналов с амплитудами, пропорциональными соответс пвующим спектральным лучистостям. На выхюде этого преобразователя,;работающего как амплитудный or,р,аниаитель, получаются прямоугольные импулнсы така с длительностями, пропорциональными логари1фмам каждой из спектральных лучистостей. Разность падений напряжений от этих,импульсов п ропор цио нальна величине логарифма отношения лучистостей, т. е. линейно зависит от ol6pатных значеиий цветовой температуры.

Недостатком этопо перюметра является наличие,методичесиой погрешности при язмерен ии температуры тел с несерым ха- .рактером излучения, в частности металлов.

Так, например, прои изменения поверхности .расплавленной стали нли чугуна от чистой

1 с (зеркальной) до пол вестью поюрытюй окисной пленкой показания цветового пирометра, даже llpH оптимально выбранных значе,ниях длинен воля,,изменяются на 50 — 60 С.

Это не позволяет эффективно иапюльзовать цветювые пирометры для кюнтроля температуры расплавленного металла.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения температуры, в частности обеспечение точности измере,няя температуры чугуна н стали не хуже

+-1о/о пРи .изменBHIHH излУчательной особенности — 0,4 — 1,0.

Цель достигается тем, что вредлапае15:мый пирометр снабжен дву,мя п,реобраэо,вателями сигналов, включенными между преобразователем с z-обра зной xaipaanepHcтимой,и измерительным прибором, аря этом отношение коэффициентов передачи

20 тпреобразователей ра вно обратному отношению логBðH ôìîâ ми ни мальных значеняй спектральных излучателыных юпооо6ностей объекта.

Для чистой (зеркальной) поверх|ности

25 |чугуна (сталя) при длинах волн Л =

= 0;49 мкм, i4= 0,65 iMzM излучателыные способности сюютветственню рааны.

-,(Л1) =0,42 и в,„(Л2) =0,37, т. е.

1пе„(Л,) = — 0,87 и 1пв„(Л ) = — 0,99. Для полностью окисленной поверхности чугуна излу692341 чение .имеет серый характер, т. е. е„(4) =

= е„(lг) = 0,8 и 1пе„(Х1) = 1пе„(i.2) =

= — 0,223

Прй "этом методическая логрешность в обрапных значениях температур (для ц ве= "тювюто пнрометра)

ЬТ„1=- In " = 17,29-1й — 6

ЛЛ и (Л ) (Лг — Л1) ° Сг е (Л„) и (Л1)

П У (Л) 7 что при температуре 15ОО С составляет погрешности для чистой павер1хности +53,5 С, для окисленной 0 С.

Импулысы тока 11 и 1г на выходе ареобразс1вателя пирюметра пю прототипу inpoаюрциональны логарифмам соотвепствую щих спектральных лучистостей

Ь (Х1,T) и Ь (Хг,Т), где

Ь(л„Т) = е(л1) C,i,— 5 ехр

Л1

= .-(Л,) Ь,(Л„Т)

С2

Ь(Л„Т) = е(Лг)C,Л2 — exp е() г)ЬО(Лг> Т)ъ где Ь11(),,T), Ь0(Лг,T) — спакпРалыные лУчистости абсолютно черного тела; Ci,è Сг— первая и впорая итнраметрячвские постоянные; Т вЂ” действительное значение температуры. Обозначим через К1 и К, коэффициенты преобразования линей ной схемы си ромепра для обеих спектральных лучистостей, через Р, и P2 — иоэффицйенты передачи выходных-элементов схемы юоответспвенно для пер вой и втюрой лучистостей.

Тегда

11 = 1пК1е(4) bp(ki,Ò); 1г — — 1пКге(Хг) Ьо(Хг,Т), 1 а выхюдной сигнал определяется разностью:

A = =Рг1г — P 111 °

В цветоадм пйрометре элементы, на вы ходе которых снимаются сигналы Р111 и

Ргlг, имеют коэффициенты передачи одинаковые, т. е. Pi — — P2 P u

Т е(Лг) bp(2, Т) е(> i ) Ь0(Л„T)

Оче1нидно, что методическая погрешнбсть ойределяется первым членом In второй член аредставляет .закон Вина-Планка, а третий член определяет параметры " аирометра таис,- что в итрацессе измерения

In Кг)К1 = const.

В дополнительном иэоб ретенян предлагается коэффициенты передачи сделать таР, 111=, ки.ми, чтобы: -- — = — — . P 1ПЭ1

Очевидно; что при этом выходные сипналы будут: () Ь" () Т) К"

- 1 — In (, + In ) In p

Изменения, вносимые во второй и третий члены (возведением в степенй с показателя ми Р, и P2), сказываются лишь:на показателях тиирометра .и учитываются при его градуировке. HIo так как для чистой ло1верхности чугуна (стали)

Р11пе,. (Х1) = Рг1пе„(Хг), то

Iп,"; =й (Л,)

Для черного тела е,, (Х1) =е,, (Хг) =1 и, следовательно, е„. Р2 (л.,)

1п " „.- =й. Ч.т ° (7 1)

Для поверхности, покрытой юкисной пленкой

In — "-2-.— "- = — 0,0327.

Е 7 (71)

Это в диапазоне температур 1000 †15 С соопветствует попреивнюсти примерно 9 C.

Таким образам, применение изобрете" ння позволит уменыпить методическую пот1решность,цветового пирюметра в 5 — 6 раз, Это обеспечит бесконта1ктное измерение температуры жидкого металла, стали и чугуна (в вакцине, в струе) с точностью не менее +.11%.

На чертеже показана схема предлатае40 м1ого пирометра, состоящего из объектива

1, модулятора со вст1рювнными светофильт,рами 2, нриемника излучения 3, усилителя

4, анк-детектора 5, элементов 6 и 7 в цепи пик-детектора, преобразователя 8, элементов

45 9 и 10 преобразования выходных сигналов, переключателя 11 и регистрирующего прибора 12.

Примером конкретного выполнения предлагаемого изобретения является включение на выходе вреобразоаателя в качестве элементов 9 и 10 двух резисторов Ri u

Лг, с;которых выхюдной сипнал снимается в виде разности тиадения напряжений, mp.u этом резисторы выбираются так, что

R, 1nе„(i. )

Я I пе„(Л,)

Тогда результирующее надряжение Up, фиксируемое при1бо|ром 12, будет

: (Л) Ь0 (Л„Т)

Up=lgRz1ô1=Inð(Л)+ Iпр

Кг

+1n =2

К1R

При этом, постоянные времени обеих вы692341

Составитель В. Зуев

Техред А, Камышникова

Корректор С. Файн

Редактор С. Титова

Заказ 256/163 Изд. № 124 Тираж 683 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип, Харьк, фил, пред. «Патент»

5 г ходных:цепей, для сохранения нормальных дянамичеабих иараметров схемы выполияются одинаковыми.

Формула изобретения

Пироме11р цвеповой температуры по,авч. ов. _#_ 151068, о т л и ч .а ю шийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения температуры, он снабжен двумя прео бразователями сипналов, ьключенными,между ареобразователем с г-образной характеристикой и измерительным прибором, при этом отношение коэффициентов аередачи преобразователей равно обра"пному опношению логарифмов мнномальных зиачеиий спектральных ивлучательных саособностей объекта.