Высокотемпературный пирометр спектрального отношения

Высокотемпературный пирометр спектрального отношения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И C А Н И И ((„вттм(2

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (оl) Дополнительное к ант. санд-ву (22} Заявлено оз.05 76 (21) 2555448 25 с присоединением заявки (23) Приоритет (53) М, Кл.

6 03.3 5/60

Гаеударатаеана(р каматет

Веавта Мпккетреа СССР аа делам кзебретекке я еткра(туЯ (43) Опубликовано5.10.77,Бюллетень №8ц (53) ДК536.5 (088.8) (45) Дата опубликования описаиия 09.11.77 (72} Авторы изобретения

В. Г. Зубов, A. П. Крышев, К. С. Семенисгъ(й н Д. A. К3рковский

Физико- .механический институт АН УССР (73) Заявитель

{54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПИРОМЕТР

СПЕКТРАЛЬНОГО ОХНОШЕНИ Ч Изобретение относится к технике измерения высоких температур бесконтактным способом по тепповому излучению и может быть испопьзовано, например, в метанпургической промыщпенности. 5

Известны пирометры спектрапьного отношения, в. которых опредепение пветовой температуры бнхроматическим способом связано с измерением погарифма отношения моно- ц( хроматических интенсивностей изпучениа объекта в двух длинах, волн fl)..

)Ь известных пирометров спектраньного отношения наибопее бпизким по технической (5 сущности к предпояанному явпяется пирометр, содержащий оптическую схему, обтюратор ао светофильтрами, приемник изпучення, усипитепь, две накопнтепьные КС»цепочки, два кпюча, посредством которых накопитель-ор ные КС-йепочки подкнючены к выходу усипитепя, дифференцирунмпую и интегрирующую пеночки, подкпючаемые с помощью- двух кпючей к накопитепьным RC-цепочкам, и схему сравнения. (2). Е, Однако дпя ((его характерна и! раниченBDcTb днапазо((а из((эрне(а,(х г(м««рагуг; низкогемперагурной об((асгь(о.

Это обусповпенс:. -.- етоп(((есной погре(пностью преобразован((я отношения -.ëîéîõðoë aтических ингенсив«остей изпу (eн«я объек а в двух дпниах в:: цэемеиной ингервап г

Q с огп асио выражению = "У, О, Qe (. постоянная времени и(1т (=(яру((1(пей и д((ффере((пи((уюп(ой Q(- (; « - «(к зФ

Ug и ы - на(грюкения ((риемпи(;л !(3«y (g,".(.ö, пропорционапьные монохромаг((-(е(..-кнм интенсивностям из«учения объекта в двух дпинах вопи.

На указанную зависимость накпапывается условие U + U, это ограничивает диапа зон измеряемых температур низкотемпературной обпастью (до 1000 — 8500 С)„( ко горой усповие U>«U< въ(перживается с достаточной точностью.

Расширение диапазона измеряемых тем ператур в высокотемпературную:обпасть (до Эооо — 3500 С), в которой значения

U и U< соизмеримы по величине, приводит к недопустимо большой погрешности измерения температуо, так как в этом случае устройство должно позволять реализовать зависимость

t -г((<} (2

Еще одним недостатком этого пирометра является его работоспособность лишь с при-. емниками излучения, имеющими незначитеп Q ную постоянную составляющую (пьедес."ал) выходного напряжения по сравнению с :":;.литудой О полезного сигнала. Это справедливо для фотоэлементов типа Ф-15, CUB=-3, Ф-8 и др, Однако при использовании в ка-. честве приемника излучения, например фоторезистора типа Р45, выходной сигнал имеет постоянную составляющую, обусловленную темновым током, значение которой может достигать нескольких десятков вольт. О

Причем это значение постоянной составляю=. щей изменяется во времени, а также в зависимости от температуры окружающей среды.

Белью изобретения является расширение диапазона измерения в область высоких температур, а также класса применяемых приемников излучения.

Это достигается тем, что в предложениый цирометр дополнительно введены устройство восстановления однополярных импульсов, вы=;О читающее и запоминающее устройства, ключ и блок управления ключами. Выход устройства восстановления однополярных импульсов подключен ко входу блока управления ключами, а также ко входам вычитающего устрой- ства, причем с одним из входов связь осуществлена непосредственно, а с другим— через последовательно соединенные ключ и запоминающее устройст о.

На чертеже схематически изображен пред: —.ц) и оже нный пир оме тр.

Он содержит обтюратор l co светофильтрами и оптической системой, приемник 2 излучения, усилитель 3 переменного тока, устройство 4 восстановления однополярных 45 импульсов, ключи 5-8, блок 9 управления ключами, запоминающее устройство 10, вы,дитающее устройство 11, зарядную С- цепочку 12, разрядную RC-цепочку 13, схему 14 сравнения, триггер 15 и измеритель- оО дую схему 16.

) Г

Принцип действия предлагаемого пиромэтра основан íà roM, что создают экспо. цющиально возрастающий сигнал с устаноцйашимся значением U и экспоненциально 55 дйту ающий сигнал, начальное значение которого равно разности Ь0=- Ug- g, а об

Измеряемой температуре судят по интервалу рремени tO между началом измерения и моQoHT0M равенства указанных сигналoB, 60

Пирометр работает следующим образом.

Световой поток or объекта, температуру которого измеряют при помощи оптической системы, обтюратора 1 со светофильтрами и приемника излучения 2, преобразуется в следующие один за другим однополярные импульсы напряжения с чередующимися амплитудами, логарифм отношения которых в определенном масштабе пропорционален цве= товой температуре объекта.

После усиления усилителей 3 переменноного напряжения при помощи устройства 4 восстанавливается постоянная составляющая импульсов приемника 2 излучения. Таким образом, на выходе устройства 4 восстановления однополярных импульсов образуются импульсы с чередующимися амплитудами без пьедестала.

Блок 9 управления ключами обеспечивает замыкание ключа 5 на время действия импульса U - Запоминающее устройство 10 выделяет амплитудное значение импульса

Ц, который прикладывается к одному из входов вычитающего устройства 1 1, выполненного, например, на основе дифференциального усилителя.

Ключ 7 замыкается блоком 9 на время действия импульса U<, причем емкость разрядной КС-цепочки 13 при этом заряжается до напряжения, поступающего с выхода вычитающего устройства 11, т.е. до значения 6U = Ug — U

В момент окончания импульса U (пусть это соответствует моменту времени t =О) блок 9 замыкает ключ 6 и размыкает ключ

7. Этот момент соответствует на талу цикла измерения. Зарядная Ц С-цепочка 12 подготавливается к началу измерения благодаря разряду емкости цепочки через ключ 8, который коммутируется синхронно и синфазно с ключом 5, а триггер 15 в момент време- ни i = 0 устанавливается блоком 9 в единичное состояние.

Начиная с момента времени 1 = 0 на выходе 9С-цепочки 13 образуется экспоненциально спадающее напряжение с начальным значением Ь О, описывающееся зависимостью ьО (t),= и Ua (2} где Г - постоянная времени RC-цепочек

12 и 13. Одновременно на выходе зарядной RC-цепочки 12 напряжение возрастает по экспоненте согласно закону

U, (t} = V, (1 - а- ") . (З}

Пересечение экспонен наступает в момент времени, когда Ь U (to} =u qto}, t,= ÃÅ (1+ )= t Ж, () дU

2 О

57741

I 3

Т2

Составитель А. Кружилина

Редактор E. Кравцова Техред 3. Фанта Корректор А. Кравченко

Заказ 3658/31 Тираж 865 -,Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Схема 14 сравнения срабатывает в момент времени t< и своим выходным импупьсом перебрасывает триггер 15 в нупевое состояние.

Таким образом, время (в, е течение которого триггер 15 находится в единичном состоянии, явпяется информацией об измеряемой температуре. Измеритепьная схема 16 представпяет результат измерения в цифровой ипи аналоговой форме.

Испопьзование в пирометре устройства восстановления однопопярных импупьсов поэ1 воняет расширить кпасс применяемых прием ников излучения. Введение вычитаюшего и эапоминаюшего устройств, допопнитепьного ключа и бпока управлении кпючами позвопяет расширить диапазон измерения пирометров в область высоких температур (до 30003500 С), tBK как в отпичие ot HGBBGTHDI пирометра, на точность измерения которого 2О накпадывается усповие 0 «0, в результате чего диапазон измеряемых температур огра» кичен низкотемпературной областью, формула (1) выпопняется точно дпя любого соотношения амплитудных значений импульсов

01 и 0 .

Формуна изобретения

Высокотемпературный пирометр спектрапь ного отношения, содержащий обтюратор со светофипьтрами, приемник изпучения, усилитепь переменного тока, зарядную и разрядную ЦС-цепочки с кпючами, схему сраьнекий, триггер и иэмеритепьную схему, Ьтличаюшийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения в обпасти высоких температур и расширения кпасса применяемых приемников изпучения, в него введены устройство восстановлении однопопярных импупьсов, вычитаюшее и запоминаюшее устройства и блок управления кпючами, причем выход устройства восстановпения однопопярных импупьсов подкпючен ко входу бпока управления ключами, непосредственно к одному из входов вычитаюшего устройства и через допопнитепьно введенный ключ и запоминающее устройство, соединенные последовательно, - к другому входу вычитающего устройства, выход которого подключен через кпюч к разрядной

RC-цепочке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Гордов П. И. Основы пиро4етрии, М., "Метаппургия, 1971, с. 379.380.

2. Авторское свидетепьство СССР

M 179033, кп. & 01 3 5/60, 1966.