ПИРОМЕТР СПЕКТРАЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК G01J5/10 

Изобретение относится к радиационной пирометрии, в частности к средствам бесконтактного измерения нагретых тел, и может быть использовано для измерения температуры расплавов различных материалов, когда температура окружающей среды существенно влияет на точность измеряемой температуры.

Известны пирометры спектрального отношения, см. например, изобретение по а.с. SU 1800295.

Известный пирометр спектрального отношения содержит оптически связанные объектив, апертурную и полевую диаграммы, светоделительное устройство и приемники излучения, соединенные с измерителем отношения сигналов. Светоделение потока излучения от нагретого тела осуществляется с помощью установленного под углом к оптической оси объектива светофильтра в виде полупрозрачного зеркала. Это зеркало расщепляет поток излучения на два луча, перпендикулярных друг другу, поступающих на входы приемников излучения.

Указанное изобретение является прототипом заявленного технического решения.

Известный пирометр не обеспечивает учета температуры окружающей среды в показаниях температуры нагретых тел, измеряемых пирометром.

Показания радиационного пирометра должны однозначно соответствовать температуре объекта. Однако приемник излучения получает энергию не только от измеряемого источника, но и от корпуса пирометра, имеющего температуру окружающей среды. В качестве приемников излучения широко используются кремниевые и германиевые фотодиоды. Указанные фотодиоды имеют очень разную зависимость темнового тока от температуры, влияющей на точность измеряемой температуры.

Одним из способов уменьшения ошибок, связанных с влиянием температуры окружающей среды, является поддержание постоянной температуры среды, в которой находятся светодиоды. Целью изобретения является уменьшение ошибок, связанных с влиянием температуры окружающей среды.

Эта цель достигается тем, что пирометр снабжен термостатом, в который помещены приемники излучения, светоделительное зеркало и линза оптической системы, фокусирующая поток излучения на приемники излучения. В качестве одного из приемников излучения используется германиевый фотодиод, а в качестве второго - кремниевый двухплощадочный фотодиод. Темновой ток кремниевых фотодиодов слабо изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, в то время как темновой ток германиевых фотодиодов при изменении температуры от 20 до 50°С может изменяться в 3÷5 раз. Поэтому при вычислении отношения сигналов ошибки показаний пирометра могут достигать существенных значений.

Помещение приемников излучения в термостат и поддержание в нем постоянной температуры позволяет учитывать температуру окружающей среды в расчетах истинной температуры и свести к минимуму возможные ошибки измерения. Термостат выполнен в виде теплоизолированной камеры, в которую встроен датчик температуры, управляющий термоэлектрическим элементом Пельтье. Теплоизолированная камера содержит теплообменник, на котором установлен элемент Пельтье.

На чертеже изображена конструктивная схема предлагаемого пирометра.

Пирометр имеет объектив 1, на оптической оси которого установлена полевая диафрагма 2. Параллельно диафрагме 2 расположен модулятор 3, вращаемый двигателем 4. Внутри корпуса 5 пирометра помещен термостат 6, в котором расположено светоделительное зеркало 7, одноплощадочный германиевый фотодиод 8 и двухплощадочный кремниевый фотодиод 9. Линза 10 оптической системы пирометра встроена в стенку термостата 6 и фокусирует излучение, испускаемое объектом, на фотодиоды 8, 9. На боковой стенке 11 термостата 6 закреплен теплообменник 12, имеющий полость 13 для хладоагента. Подвод хладоагента осуществляется через штуцер 14. На теплообменнике 12 установлен термоэлектрический элемент Пельтье 15, который управляется электронным блоком 16 по сигналам датчика температуры 17. На платах 18, 19 расположены электронные приборы, обрабатывающие сигналы, поступающие с фотодиодов 8, 9.

Сигналы с фотодиодов 8, 9 поступают в блок 20, в котором происходит измерение отношения сигналов. Сигналы с блока 20 поступают на вход индикатора результатов измерения 21.

Сигналы с плат 18, 19 поступают также в блок 21.

Таким образом, индикатор 21 может показывать температуру внутри термостата 6, а также температуру измеряемого объекта.

Излучение от объекта проходит через объектив 1, ограничивается полевой диафрагмой 2, а затем с помощью линзы 10 и светоделительного зеркала 7 фокусируется на фотодиодах 8, 9. Одновременно с этим происходит измерение температуры внутри термостата. Если эта температура превышает допустимое значение, то на индикаторе 21 появляется соответствующий сигнал. Согласно этому сигналу оператор обеспечивает поступление хладоагента в полость 12. В качестве хладоагента может использоваться вода из магистрального водопровода.

На предприятии ООО «Техно-АС» по данному изобретению изготовлен опытный образец, который прошел испытания и рекомендован для постановки на производство и реализацию на рынке.

Изобретение относится к радиационной пирометрии. Пирометр имеет термостат, в который помещены приемники излучения, светоделительное зеркало и линза оптической системы, фокусирующая поток излучения на приемники излучения. Термостат выполнен в виде теплоизолированной камеры, в которую встроен датчик температуры, управляющий термоэлектрическим элементом Пельтье. Теплоизолированная камера содержит теплообменник, на стенке которого установлен термоэлектрический элемент Пельтье. Технический результат - уменьшение ошибок, связанных с влиянием температуры окружающей среды. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пирометр спектрального отношения, содержащий оптически связанные объектив, полевую диаграмму, светоделительное зеркало и приемники излучения, соединенные с измерителем отношения сигналов, выход которого подключен к входу индикатора результатов измерения, отличающийся тем, что пирометр имеет термостат, в который помещены приемники излучения, светоделительное зеркало и линза оптической системы, фокусирующая поток излучения на приемники излучения.2. Пирометр спектрального отношения по п.1, отличающийся тем, что термостат выполнен в виде теплоизолированной камеры, в которую встроен датчик температуры, управляющий термоэлектрическим элементом Пельтье.3. Пирометр спектрального отношения по п.2, отличающийся тем, что теплоизолированная камера содержит теплообменник, на котором установлен термоэлектрический элемент Пельтье.