СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЯРКОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТА Российский патент 2005 года по МПК G01J5/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к яркостной пирометрии, и может быть использовано в телевизионных системах на базе ПЗС камер для дистанционного измерения и регулирования температуры объектов.

Известен способ измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити, когда яркость нити накала эталонной лампы пирометра сравнивают с яркостью объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркостей нити сравнения и объекта (см. ЛИНЕВЕГ Ф. Измерение температур в технике. - М.: Металлургия, 1980, с.384).

Недостатками данного способа является появление погрешностей из-за изменения характеристик эталонной лампы во времени, вследствие старения, а также низкие функциональные возможности, вследствие большой тепловой инерции.

Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип способ измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити путем сравнения яркостей нити эталонной лампы пирометра и объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркостей нити накала и объекта, ток накала на эталонную лампу подают только в режиме калибровки пирометра, и яркость объекта измерения регистрируют многоэлементным матричным или линейным фотоприемником, на часть фоточувствительных ячеек которого проецируют изображение нити эталонной лампы, ток накала которой в режиме калибровки изменяют по линейному закону, его значения последовательно нумеруют и запоминают в моменты приращения выходного сигнала указанного фотоэлемента на заданную величину, а в режиме измерения температуры объекта определяют по запомненной величине тока накала, соответствующего значению выходного сигнала многоэлементного матричного или линейного фотоприемника (Патент РФ № 2099674, кл. G01 J 5/52, 1997).

Недостатком данного способа является недостаточная точность измерения температуры объекта, поскольку при измерении не учитывается погрешность, вызванная температурной нестабильностью тепловых характеристик пирометра, а также низкие технологические возможности из-за того, что часть чувствительной поверхности фотоприемника постоянно занята изображением нити накала.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности измерения яркостной температуры объекта за счет автоматизации процесса калибровки пирометра по сигналу с устройства, чувствительного к измерению температуры, и расширение технологических возможностей способа за счет получения изображения объекта на фотоприемнике без искажений.

Технический результат заявляемого решения выражен в повышении точности измерения яркостной температуры за счет того, что калибровка пирометра проводится автоматически по сигналу с устройства, чувствительного к изменению температуры, тем самым учитываются погрешности, вызванные изменением температурных характеристик пирометра, а также в расширении технологических возможностей за счет того что изображение нити проецируют на фоточувствительные ячейки фотоприемника только в режиме калибровки, что обеспечивает получение изображения объекта на фотоприемнике без искажений.

Для достижения технического результата предложен способ измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити путем сравнения яркости нити накала эталонной лампы пирометра и объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркостей нити накала и объекта, яркость объекта регистрируют многоэлементным фотоприемником, ток накала на эталонную лампу подают только в режиме калибровки пирометра, при этом режим калибровки осуществляют по сигналу с устройства, чувствительного к изменению температуры, а изображение нити накала эталонной лампы проецируют на фоточувствительную поверхность фотоприемника только в режиме калибровки.

На чертеже представлено устройство для реализации способа.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - объект, температуру которого измеряют; 2 - оптическая система объектива пирометра; 3 - эталонная лампа; 4 - окулярная оптическая система со светофильтром; 5 - многоэлементный фотоприемник в составе видеокамеры; 6 - видеокамера; 7 - устройство, чувствительное к изменению температуры (второе устройство); 8 - канал связи (КС); 9 - персональный компьютер (ПК); 10 - устройство позиционирования (первое устройство); 11 - управляемый генератор тока (ГТ); 12 - микроконтроллер (МК); 13 - блок питания - модуль связи (МС);

Способ осуществляется следующим образом:

Пирометр работает в двух режимах:

1) режим видеонаблюдения и измерения яркостной температуры объекта 1;

2) режим калибровки.

Предварительно в видеокамере 6 устанавливают датчик температуры 2. Это позволяет непрерывно контролировать, например, температуру многоэлементного фотоприемника 5.

При реализации первого режима работы пирометра, эталонная лампа 3 выведена из оптического канала. Это позволяет проецировать с помощью элементов 2, 4 оптической системы пирометра изображения объекта 1 на все фоточувствительные ячейки фотоприемника 5 без искажений, что значительно увеличивает разрешающую способность и технологические возможности пирометра.

Сигнал с фотоприемника 5, пропорциональный яркости объекта 1, после преобразования в видеокамере 6 через КС8 поступает в ПК9, где запоминается и сравнивается с хранящимся в памяти ПК9 электронным эталоном яркости в виде таблицы: яркость-температура-ток накала нити. Переход пирометра в режим калибровки осуществляют следующим образом.

Информация о численном значении температуры фотоприемника 5 в виде цифрового кода поступает в МК12, затем через МС13 по КС 8 передается в ПК9, где запоминается и сравнивается со значением температуры фотоприемника 5, хранящемся в памяти ПК9. При несовпадении сравниваемых температур (кодов), ПК9 формирует код рассогласования, который по КС8 поступает в МК12 и переводит его в режим калибровки. В этом режиме МК12 формирует управляющие сигналы, которые последовательно поступают на устройство позиционирования 10 и ГТ11. При поступлении сигнала с МК12 устройство позиционирования осуществляет ввод эталонной лампы 3 в оптический канал пирометра и удерживает ее там в течение режима калибровки, так чтобы обеспечить проецирование только нити накала на фоточувствительную поверхность фотоприемника 5. Управляющий сигнал, поступивший на вход ГТ11, осуществляет его запуск. При этом через нить накала эталонной лампы 3 протекает ток, изменяющийся по алгоритму, приведенному в прототипе.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет:

- повысить точность измерения яркостной температуры;

- увеличить ресурс эталонной лампы;

- расширить технологические возможности пирометра за счет получения изображения объекта на все фоточувствительные ячейки фотоприемника, т.е. без искажений.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити путем сравнения яркости нити накала эталонной лампы пирометра и объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркостей нити накала и объекта, яркость объекта регистрируют многоэлементным фотоприемником, а ток накала на эталонную лампу подают только в режиме калибровки пирометра. Режим калибровки осуществляют по сигналу с устройства, чувствительного к изменению температуры, а изображение нити накала эталонной лампы проецируют на фоточувствительную поверхность фотоприемника только в режиме калибровки. Технический результат - повышение точности измерения яркостной температуры. 1 ил.

Способ измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити путем сравнения яркости нити накала эталонной лампы пирометра и объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркостей нити накала и объекта, яркость объекта регистрируют многоэлементным фотоприемником, а ток накала на эталонную лампу подают только в режиме калибровки пирометра, отличающийся тем, что режим калибровки осуществляют по сигналу с устройства, чувствительного к изменению температуры, а изображение нити накала эталонной лампы проецируют на фоточувствительную поверхность фотоприемника только в режиме калибровки.