Пирометр спектрального отношения

 

Союз Советскик

СоциалистическихРеспублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ (n)800684

) (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 310778 (21) 2652077/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Г)риоритвт

Опубликовано 300181. бюллетень НЯ 4

Дата опубликования описания 300181 (5С)М. Ю,.з

G 01 J 5/60

Государствеииый комитет

СССР ао делам изобретеиий и открытий (53) УДК 536. 52 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б.И. Блажкевич, В.Г. Зубов, A.Ï. Крышев и К.С. Семенистый

=) (7! ) Заявитель

Физико-механический институт AH Украинско ССРВ:. ..;,: ..» (54) ПИРОМЕТР СПЕКТРАЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ

Изобретение относится к технике измерения теМператур бесконтактным методом по тепловому излучению в двух спектральных диапаэонах.и может быть использовано в пирометрах спектрального отношения.

Известны пирометры спектрального отношения, в которых производится преобразование сигналов, пропорциональных монохроматическим интенсивностям излучения объекта в двух длинах волн, в соответствии с формулой

Планка-Вина, благодаря чему выходная шкала этих пирометров является линейной j1 j.

Наиболее близким к предлагаемому является пирометр, содержащий модулятор светового потока, приемник излучения, блок синхроимпульсов, усилитель, два амплитудных детектора с ключами и аналоговый функциональный преобразователь, в состав которого входят преобразователь логарифма отношения двух напряжений в интервал времени, триггер, синхронизатор, переключатели, сумматоры, интегратор, RC-цепь, источник регулируемых опорных напряжений и блок памяти.

В аналоговом функциональном преобразователе производится обработка сигналов, пропорциональных монохроматическим интенсивностям излучения объекта в двух участках спектра в соответствии с формулой Планка-Вина, в результате чего устанавливается линейная связь выходного сигнала пирометра с измеряемой цветовой температурой (2).

Недостатком устройства является недостаточно высокая линейность выходной шкалы, обусловленная погрешностями аналогового преобразования, К этим погрешностям относятся: погрешность преобразователя логарифма отношения двух напряжений в интервале времени, который в течение цикла измерения производит два логарифмических амплитудно-временных преоб,разования, погрешности двух сумматоров, погрешность экспоненциального преобразования в RC-цепи и погрешность интегратора, формирующего линейно-нарастающие напряжения, Цель изобретения — повышение точности линеариэации выходной шкалы пирометра.

Поставленная цель достиг.ается тем, что в пирометр введены блок задания временных интервалов и измеритель частоты, входы которых под800684 ключены к выходу преобразователя логарифма отношения двух напряжений в интервал времени, Фравляихций вход которого соедйнен с выходом триггера, а второй вход триггера подключен к выходу блока задания

5 временных интервалов.

На чертеже изображено устройство.

Пирометр содеркит модулятор 1 светового потока, приемник 2 излучения, блок 3 синхроиМпульсов, усилитель 4, ключи 5 и б, амплитудные детекторы 7 и 6, преобразователь 9 . логарифма отношения двух напряжений в интервал времени, состоящий, например, из ключа 10, схемы 11 сравнения и параллельной RC-цепи 12, триг- 15 гер 13, блок 14 задания временных интервалов и измеритель 15 частоты.

Принцип действия пирометра основан на образовании на выходе преобразователя 9 импульсной последователь-зП ности, частота которой линейно связана с измеряемой цветовой температурой и определяется измерителем

15 частоты.

Пирометр работает следующим обра.зом. Световой поток от объекта, температура которого измеряется при помощи модулятора 1 и приемника 2 излучения, преобразуется в следующие друг за другом импульсы напряжения с амплитудами U< и U>, пропорциональ- И ными монохроматическим интенсивностям излучения объекта Ь (3<, Т) и

Ь (Л2, Т) в двух длинах волн А и

А соответственно (Т вЂ” абсолютная

Цветовая температура). После уси- 6 ления импульсов усилителем 4 и их синхронного детектирования при помощи ключей 5 и б, управляемых блоком

3 синхроимпульсов, на амплитудных детекторах 7 и 8 выделяются соответ- 4© ственно амплитудные значения U u

U > этих импульсов.

Функциональное преобразование в пирометре начинается в момент подачи на нулевой вход триггера 13 импульса "Пуск", который переводит триггер 13 в нулевое состояние. В результате ключ 10, находившийся в замкнутом состоянии (при этом конденсатор RC-цепи .12 заряжен до напряжения U ), размыкается и начинает1 ся экспоненциальный разряд конденсатора RC-цепи с постоянной времени Ф .

Через промежуток времени bt< текущее значение экспоненциально-затухающего напряжения на конденсаторе З5

RC-цепи становится равным выходному напряжению U амплитудного детек-, тора 7 и на выходе схемы 11 сравнения появляется импульс. Отрезок времени ьг„ определяется формулой 60

z t = С вЂ” 0

1 Q

Выходной импульс схемы 11 сравнения переводит триггер 13 в единичное состояние (при этом ключ 10 размыкается и происходит заряд конденсатора

RC-цепи 12 до напряжения U ), а также запускает блок 14 задания временных интервалов. Через фиксированный заданный отрезок дскб времени на выходе блока 14 появляется импульс, перебрасывающий триггер 13 в нулевое состояние, после чего процесс повторяется непрерывно в автоматическом режиме.

Период ьс следования импульсов на выходе схемы 11 сравнения определяется выражением. U

yt - yt< + bt - < Pn — „" ° dt

Измеритель 15 частоты йроизводит измерение частоты следования выходных импульсов схемы 11 сравнения. Таким образом, выходной сигнал пирометра определяется выражением

1 а Рп аГд

02

Сравнивая полученное выражение с формулой Планка-Вина для цветовой температуры

1 с, Т.=

1 и а,т>, а

Ъ(Л2Т > где С вЂ” постоянный коэффициент (С =

14380 мкм.град), эквивалентная длина волны

31il2

А-Л пирометра, а также учитывая, что

Ь(л1т > u

Ъ(Л2,т) 02

К ) где К - коэффициент, определяемый спектральными коэффициентами пропускания светофильтров и спектральными чувствительностями приемника излучения на длинах волн 1 и Аа, можно убедиться, что при выходная частота предложенного вирометра равна f = kT<, где k - коэффициент пропорциональности.

Таким образом, выходной сигнал йирометра линейно связан с измеряемой цветовой температурой. При использовании в качестве измерителя 15 цифрового частотомера отсчет температуры производят непосредственно в градусах в цифровой форме.

В предлагаемом пирометра преобразование измеряемой цветовой температуры в линейно связанный с ней выходной параметр (частоту) производится значительно точнее, чем в известном, так как введенные в пиро800684

l i

Составитель В. Зуев

Редактор Е ° Лушникова Техред А.Ач Корректор О, Ковинская

Заказ 10400/50 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, кл. Проектная, 4 метр блок 14 задания временных интервалов, которыЯ легко регулируется на базе генератора образцовой частоты и счетчика, и измеритель 15 частоты (цифровой частотомер) практически не вносят инструментальной погрешности в преобразование. Единственным источником погрешности является логарифмическое амплитудновременное преобразование, которое осуществляется и в известном устройстве. Достигаемое в результате повышения точности динеарнэации выходной шкалы пирометра и составляет технико-экономический эффект изобретения.

Формула изобретения

Пирометр спектрального отношения, содержащий модулятор светового потока, приемник излучения, усилитель, блок синхронмпульсов, два ключа, . два амплитудных детектора, преобразователь логарифма отношения двух напряжений в интервал времени и триггер, отличающийся тем, что,.с целью повышения точности лннеализации шкалы, в него введены блок задания временных интервалов и измеритель частоты, входы которых подключены к выходу преобразователя логарифма отношения двух напряжений в интервал времени, управляющий вход

1О которого соединен с выходом триггера, а второй вход триггера подключен к выходу блока задания временных интервалов.

Источники информации, 13 принятые во внимание при- экспертизе

Авторское свидетельство СССР

9 480921, кл. G 01 J 5/60, 1975, 2. Авторское свидетельсво СССР .Р б46204, кл. 6 Oi J 5/60, 1979.