Устройство для измерения температуры поверхности непрозрачных объектов

Устройство для измерения температуры поверхности непрозрачных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства X ——

Заявлено 04Л.1971 (№ 1608767/18-10) с присоединением заявки _#_ —

Приоритет—

Опубликовано 12.111 1973. !баюл. .етсвь ¹ 14.Ч.Кл. С 011502

Номитет па делом изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 535.231.2 (088.8Р

Дата опубликова:

Автор нзобретенн«

Всесоюзный научно-исследовательский институт автоматизации черной металлургии

Заявитель

У1;1 РОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ

НЕПРОЗРАЧНЫХ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к области устройств для измерения температуры поверхностей непрозрачных объектов.

Известно устройство для измерения температуры поверхностей, содержащее сторонний источник излу чения с регулятором его потока, блок сравнения сигналов, пирометр суммарного излучения и компенсационную схему э.д.с. пирометра, выполненную в виде усилителя и двигателя, соединенного с движком реохорда.

Однако оно характеризуется значительной по величине методической погрешностью, обусловленной нестабильностью "еометрическпх и оптических характеристик стороннего источника излучения, а также необходимостью ручноI о регулирования потока излучения стороннего источника.

Целью изобретения является повышение точности и автоматизация измерений. Это достигается тем, ITo устройство снабжено дополнительным пирометром суммарного излучения с отличной от псрвого спектральной характеристикой н нелинейным делителем напряжения с характеристикой абсолютно черного тела, выполненным в виде реохорда с нелинейной зависимостью сопротивления от его длины, движок которого механически соединен с движком реохорда компенсационной схемы, с которой электрически связан регулятор потока стороннего источника излучения.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Оно содержит пирометры суммарного излучения 1 и 2 с внутренними сопротивлениями г„и г;, отградуированнь1е - по абсолютно черному телу; линза пирометра 1 имеет более короткую эффективную предельную длину волны, чем линза пирометра 2, вследствие чего пирометр 1 имеет более высокую степень

=-:àâèñèìîñòè тсрмо-э.д.с. от температуры абсолютно черного тела чем пирометр 2, а величина термо-э.д.с. пнрометра2 всегда больше термо-э.д.с. пирометра 1 при одной и той же температуре абсолютно черного тела. Ппрометр 1 подключен к схеме измерения его термо-э.д.с. методом автоматической компенсации, состоящей из постоянного сопротивления 8, величина которого равна r,, о,и, линейного реохор20 да 4 с величиной полного сопротивлешгя г„ ол и длиной 1. лл, постоянного сопротивления 5, величина которого равна г о олт, источника стабилизированного питания 6, электронного усилителя 7, балансирующего двигателя 8, шкалы 9 с пределами Т, и Т„по температуре в К (и соответственно сигналамп Еп и Еоз в милливольтах rro напряжению), указателя 10, соединенного жестко с подвижным контактом 11, приводимым в движение двига;.,и толем 8. Пирометр 2 подключен к схеме, со373545

l5

Зо

55 стоящей из постоянного сопротивления 12, равного по величине r"p ом, нелинейного реохорда 18 с полным сопротивлением r» ом и длино" L мм, постоянного сопротивления 14, равного r"oîì. Подвижный контакт15 реохорда 18 перемещается вместе с контактом 11.

Напряжение AU, равное разности между сигналом Epi и падением напряжения Ui на сопротивлении 12 и части сопротивления реохорда 18, подается на вход усилителя 1б, на выходе которого включен балансирующий двигатель 17, изменяющий задание регулятору 18, поддерживающему заданную мощность питания излучателя стороннего источника излучения 19, облучающего поверхность объекта

20 с истинной температурой Т.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал Eoi пирометра 1 при визировании пирометра на абсолютно черное тело измеряется известным способом автоматической компенсации. Вследствие этого величина х относительного перемещения подвижного контакта 11 и указателя 10 компенсатора от начала шкалы 9 и совпадающего с ним начала реохордов 4 и 18 и сигнал Ео1 находятся в следующей линейной зависимости:

Ео! = t (I p+XI Р), где i — ток в линейном реохорде 4 компенсатора;

r p — величина сопротивления 8, определяющего начало шкалы компенсатора.

Сигнал Ео. пирометра 2 при визировании на абсолютно черное тело создает ток i" в цепи, состоящей из постоянного сопротивления 12, нелинейного реохорда (делителя) 18, постоянного сопротивления 14 и внутреннего сопротивления термобатареи и соединительных проводов пирометра 2, принимаемого также постоянным и равным г; ом.

При перемещении подвижного контакта 11

l вдоль реохорда 4 на величину х= — от его наL чала, где L — полная длина реохорда 4, а l— расстояние между контактом 11 и началом реохорда 4, одновременно на одну и ту же величину перемещается и подвижный контакт 15 реохорда 18, полная длина, которого также равна L, а начало совпадает с началом реохорда 4.

Очевидно, что баланс системы, т. е. равенство нулю напряжения ЛУ между контактами 11 и 15 будет иметь место, если

Х ,.", r (х) dx

Eîi ЕО2, 53 .Г/ где r" »<„> — плотность распределения сопротивления по длине нелинейного реохорда 18, а

С другой стороны, отношение сигналов ЕО и

Ео2 есть некоторая однозначная функция температуры Т абсолютно черного тела, т. е. — — =Ko — — f (T), ЕО а так как величина сигнала Epi однозначно зависит от Т и от х, то для удовлетворения предыдущего уравнения необходимо, чтобы плотность распределения сопротивления по длине реохорда 18 была равна. ,а КО

rÄ (x) =Zr" зх

Численными или графоаналитическими способами находится функция Ко-, (х) из известных функций Ко —— f (Т), Eot=f (Т) и Epi=f (х).

В результате несложного расчета можно найти при заданных значениях полного сопротивления реохорда 18, равного r, числа витков n., толщины плоского каркаса b: и диаметра обмоточного провода d„„c удельным сопротивлением р, зависимость высоты каркаса h для /-ro витка реохорда 18.

Одной из достаточно точных формул является следч ющая:

zt >Р.. 10 (Eoi) b — (Ео1) 7

h =r

j», p n ҄— Т „ >t iEoi где Т . Т,, (Ео>)> и (Epi), — соответственно температуры в К и термо-э.д.с. в милливольтах пирометра l (шкалы компснсатора);

n — показатель степени степенной функции

Eoi — — т1 Т" ., аппроксимирующий зависимость выходного сигнала пирометра 1 от температуры Т абсолютно черного тела.

Очевидно, что при визировании пирометров

l и 2 на абсолютно черное тело, напряжение

ЛУ=О при всех значениях Т,:.. Т .< Т„.

Напряжение ЛУ разбаланса может быть использовано для формирования регулирующего воздействия известными способами на изменение температуры или телесного угла стороннего источника излучения19, определяющего облученность поверхности объекта 20. При этом облученность увеличивается регулятором 18, если ЛУ= (Ео,— U) )О и уменьшается, если

Л> > = (ЕО1 — П ) 0.

Предмет изобретения

Устройство для измерения температуры поверхности непрозрачных объектов, содержащее сторонний источник излучения с регулятором его потока, пирометр суммарного излучения и компенсационную схемуэ.д.с. пирометра, выполненную в виде усилителя и двигателя, соединенного с движком реохорда, отлича>oIueecz тем, что, с целью повышения точности и автоматизации измерений, оно снабжено дополнительным пирометром суммарного излучения с отличной от первого спектральной характеристикой и нелинейным делителем напряжения с характеристикой абсолютно черного тела, выполненным в виде реохорда с нелинейной зависимостью сопротивления от его длины, при этом движки компенсационной

373545

Составитель Н. Горшкова

Техред T. Курилко

Корректор Н. Аук

Редактор Л. Струве

Заказ 2508 Изд. № 1284 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Обл. тип. Костромского управления издательств, полиграфии н книжной торговли схемы и делителя напряжения механически связаны один с другим и электрически подключены на вход регулятора потока стороннего источника излучения.