СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЦВЕТОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА Российский патент 2005 года по МПК G01J5/60 

Описание патента на изобретение RU2251669C2

Изобретение относится к пирометрии и может быть использовано для измерения температуры металла в зоне его обработки лазерным излучением.

Известен способ измерения цветовой температуры, выбранный в качестве ближайшего аналога, схемотехническая реализация которого содержит спектральный прибор с входной щелью и установленные на выходе в ряд фотоприемники не менее чем с тремя чувствительными площадками. Излучение от тела направляется на входную щель и далее разлагается на монохроматические компоненты, которые попадают на приемники излучения. Далее в узле обработки по регистрируемым отдельным составляющим кривой распределения энергии излучения в спектре определяют цветовую температуру (заявка на изобретение №93016387, М.кл. G 01 J 5/60, бюл. №17, 1995).

Недостатком известного способа является невозможность измерения температуры при наличии помех, например излучения плазменного факела, возникающего в процессе взаимодействия лазерного излучения с поверхностью металла.

Решаемая задача: повышение точности измерения при наличии мешающих факторов, например плазменного факела.

Для получения указанного результата в известном способе измерения цветовой температуры металла по световому излучению из зоны обработки металла и плазменного факела над ней, включающем выделение потока излучения и выделение спектральных составляющих излучения не менее чем на трех длинах волн, после выделения спектральных составляющих и разложения на монохроматические компоненты излучение дополнительно подвергают поляризационной фильтрации посредством поляризационно-чувствительной системы, состоящей из не менее четырех фотоприемников на каждую спектральную составляющую излучения, учитывают степень поляризации собственного излучения металла и степень поляризации излучения из зоны обработки, производят расчет спектрального распределения излучения и по трем значениям температуры металла, используя методы статистической обработки, вычисляют усредненное значение цветовой температуры металла.

На чертеже изображена схема реализации способа.

Она содержит лазерное излучение 1, плазменный факел 2, обрабатываемую поверхность 3, световое излучение 4 из зоны обработки, спектральный прибор 5, поляризационно-чувствительную систему 6, состоящую из не менее четырех фотоприемников на каждую спектральную составляющую излучения, устройство 7 обработки информации.

Излучение плазмы не поляризовано, а излучение от поверхности металла поляризовано. Результирующее излучение будет частично поляризованным.

Излучение 4 поверхности 3 металла и факела 2 направляется на вход спектрального прибора 5 и далее разлагается на монохроматические компоненты, которые попадают на поляризационно-чувствительные фотоприемники. В устройстве 7 обработки информации происходит выделение спектральных составляющих излучения металла не менее чем трех длин волн согласно разработанному алгоритму, соответствующему математической модели:

где ϕMii, Т) - спектральная плотность собственного излучения металла, соответствующая i-ой длине волны спектра излучения λi;

ϕΣi - спектральная плотность излучения из зоны обработки;

рМ - степень поляризации собственного излучения металла, определяется по известным показателям преломления и поглощения в рабочем диапазоне температур;

i - степень поляризации излучения из зоны обработки:

где ϕ90i ϕ45i, ϕoi, ϕ-45i - спектральные плотности излучения из зоны обработки, поляризованные соответственно в направлениях 90°, 45°, 0°, -45°.

Далее по известной формуле М. Планка производится расчет спектрального распределения:

с относительной погрешностью δ=0,5% в диапазоне температур от 727°С до 1147°С и диапазоне длин волн соответственно до 3,7 и 2,4 мкм формула М. Планка может быть представлена в виде:

где С1=3,7413·10-4 Вт·км2, C2=1,436·104 км·К.

По данному спектральному распределению можно поставить в соответствие температуру металла. После преобразований получим для температуры:

Далее по определенным таким образом трем значениям температуры металла Тi (i=1...3), используя методы статистической обработки, вычисляют усредненное значение.

Так как в аппроксимации не участвует излучение плазмы, в результате повышается точность измерения температуры.

Реализация заявляемого способа позволит повысить точность измерения при наличии мешающих факторов, например плазменного факела.

Указанный способ измерения цветовой температуры металла может быть реализован на стандартном оборудовании с использованием известных материалов.

Похожие патенты RU2251669C2

название год авторы номер документа
ПОКРЫТИЯ, СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ОТРАЖЕНИЯ ОТ ОПТИЧЕСКИХ ПОДЛОЖЕК 1997
  • Хааланд Питер Д.
  • Маккой Б. Винсент
RU2204153C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ПЛАЗМЕ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ЗЕЕМАН-ЭФФЕКТЕ 1989
  • Смолкин Г.Е.
SU1690531A1
ЭЛЛИПСОМЕТР 2008
  • Чикичев Сергей Ильич
  • Рыхлицкий Сергей Владимирович
  • Прокопьев Виталий Юрьевич
RU2384835C1
Двухсторонний скоростной эллипсометр 2020
  • Ковалев Владимир Витальевич
  • Ковалев Виталий Иванович
  • Ковалев Сергей Витальевич
RU2749149C1
Устройство для контроля полупроводниковых материалов 1990
  • Гамарц Емельян Михайлович
  • Дернятин Александр Игоревич
  • Добромыслов Петр Апполонович
  • Крылов Владимир Аркадьевич
  • Курняев Дмитрий Борисович
  • Трошин Олег Филиппович
SU1746264A1
Способ определения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров 1984
  • Киселев Иван Александрович
  • Панфилов Александр Семенович
  • Сеславинский Игорь Алексеевич
  • Богданов Александр Анатольевич
SU1265493A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ФОТОДИОДНЫХ ПРИЕМНИКОВ ПО АБСОЛЮТНОЙ МОЩНОСТИ ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ 2019
  • Ходунков Вячеслав Петрович
RU2727347C1
Эллипсометр 1988
  • Ковалев Виталий Иванович
SU1695145A1
ЭЛЛИПСОМЕТР 2005
  • Спесивцев Евгений Васильевич
  • Рыхлицкий Сергей Владимирович
  • Швец Василий Александрович
RU2302623C2
Способ определения энергии двумерных электронных зон субмонослойной пленки щелочного или щелочно-земельного металла на металлической подложке 1988
  • Бенеманская Г.В.
  • Лапушкин М.Н.
SU1575845A1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЦВЕТОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к измерительной технике. Способ включает выделение спектральных составляющих излучения не менее чем на трех длинах волн, после которого излучение дополнительно подвергают поляризационной фильтрации посредством поляризационно-чувствительной системы, состоящей из не менее четырех фотоприемников на каждую спектральную составляющую излучения, учитывают степень поляризации собственного излучения металла и степень поляризации излучения из зоны обработки, производят расчет спектрального распределения излучения и по трем значениям температуры металла, используя методы статистической обработки, вычисляют усредненное значение цветовой температуры металла. Технический результат - повышение точности измерений. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 251 669 C2

Способ измерения цветовой температуры металла по световому излучению из зоны обработки металла и плазменного факела над ней, включающий выделение потока излучения и выделение спектральных составляющих излучения не менее чем на трех длинах волн, отличающийся тем, что после выделения спектральных составляющих и разложения на монохроматические компоненты излучение дополнительно подвергают поляризационной фильтрации посредством поляризационно-чувствительной системы, состоящей из не менее четырех фотоприемников на каждую спектральную составляющую излучения, учитывают степень поляризации собственного излучения металла и степень поляризации излучения из зоны обработки, производят расчет спектрального распределения излучения и по трем значениям температуры металла, используя методы статистической обработки, вычисляют усредненное значения цветовой температуры металла.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2251669C2

RU 93016387 A, 27.08.2001
СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 1998
  • Дворецкий С.А.
  • Дулин С.А.
  • Михайлов Н.Н.
  • Рыхлицкий С.В.
  • Сидоров Ю.Г.
RU2149366C1
Поляризационно-оптический цветовой индикатор температуры 1985
  • Бережной Игорь Владимирович
  • Влох Орест Григорьевич
  • Шопа Ярослав Иванович
SU1290096A1
Устройство для измерения температуры 1979
  • Войцехов Юрий Романович
  • Чернякова Мальвина Мееровна
SU827986A1

RU 2 251 669 C2

Авторы

Каримов Р.Б.

Звездин В.В.

Сабиров И.С.

Даты

2005-05-10Публикация

2003-07-08Подача