ОПТИЧЕСКИЙ ВИЗУАЛЬНЫЙ ПИРОМЕТР, РАБОТАЮЩИЙ ПО МЕТОДУ ЗОНАЛЬНОГО (СИНЕ-КРАСНОГО) ОТНОШЕНИЯ Советский патент 1953 года по МПК G01J5/60 

Предлагаемый оптический визуальный пирометр относится к типу приборов, работающих по методу зонального (сине-красного) отношения и имеющих в одном из световых трактов флюоресцирующее вещество.

Особенностью описываемого пирометра является применение прозрачного фотометрического кубика, что обеспечивает повышение яркости люминесценции и понижение тем самым возможного нижнего предела измеряемых температур. Внутри кубика через круговой оптический клин, связанный со шкалой пирометра, рисуется одно изображение объекта, а на непрозрачном зеркальном участке, наклонно расположенном в центре кубика на оптической оси пирометра, - другое изображение объекта, прошедшее через коротковолновый (например, синий) светофильтр и отраженное от непрозрачного флюоресцирующего вещества с длинноволновым (например, красным) свечением.

На фиг. 1-3 изображены принципиальные оптические схемы трех вариантов выполнения описываемого пирометра.

Пирометр, изображенный на фиг. 1, представляет собой телескопическую систему, в которой за объективом 1 и диафрагмой 2, ограничивающей апертурный угол объектива, помещено светорасщепительное устройство, например, в виде плоского полупрозрачного зеркала 3, расположенного под углом к оптической оси объектива Изображение 1 объекта получается внутри прозрачного фотометрического кубика 4. Яркость этого изображения может регулироваться круговым оптическим клином 5. Изображение II объекта рисуется через коротковолновый (например, синий) светофильтр 6 на поверхности непрозрачного слоя безинерционного флюоресцирующего вещества 7, обладающего видимым длинноволновым (например, красным) свечением люминесценции.

Внутри фотометрического кубика, в центре изображения I, под некоторым углом к оптической оси объектива 1 и окуляра 8, расположен непрозрачный плоский четко ограниченный зеркальный участок 9 в виде, например, кружка, квадратика и т.п. На этом зеркальном участке с помощью простейшей оптической системы, состоящей, например, из линзы 10 и плоского зеркала 11, через скошенную грань кубика 4 рисуется в масштабе 1:1 изображение соответствующего центрального участка поверхности флюоресцирующего вещества 7, т.е. центр люминесцентного изображения объекта. Углы наклона зеркалами 11 таковы, что оптическая ось окуляра является преломленным продолжением луча, идущего от центра люминесцентного изображения вдоль оптической оси линзы 10.

Глаз наблюдателя сквозь окуляр 8 и длинноволновый светофильтр 12 (например, красный, пропускающий свечение флюоресцирующего вещества 7 и непрозрачный для света, проходящего через светофильтр 6) видит в фотометрическом кубике изображение объекта, в центральной части которого вырисовывается зеркальный участок 9. Яркость этого участка 9 в длинноволновом свете пропорциональна освещенности изображения на люминофоре в коротковолновом фильтрованном ходе лучей, т.е. пропорциональна эффективной энергетической яркости соответствующего участка объекта в части спектра, пропускаемой фильтром 6. Яркость участков окружающего изображения пропорциональна яркости соответствующих участков объекта в длинноволновой части спектра (пропускаемой фильтром 12) и величине пропускания оптического клина 5. Фотометрическое равенство полей сравнения, т.е. слияние центрального зеркального участка 9 с окружающим фоном, достигается вращением кругового оптического клина, по окружности которого нанесена шкала пирометра.

Для расширения шкалы пирометра в сторону более высоких температур на пути света в коротковолновое поле сравнения может вводиться дополнительное светопоглощающее стекло. Для расширения же шкалы в сторону более низких температур аналогичное стекло может вводиться на пути света в длинноволновом поле сравнения.

На фиг. 2 изображена принципиальная оптическая схема пирометра, представляющего собой видоизменение описанного пирометра и отличающегося от последнего наличием между светорасщепительным устройством и фотометрическим кубиком 4 матированного стекла 13 и дополнительной линзы 14.

Изображение получается сначала не в прозрачной среде кубика 4, а на матированном стекле 13, с которого отбрасывается затем с помощью дополнительной линзы 14 в фотометрический кубик. В таком варианте оба изображения рисуются объективом на матированных поверхностях (флюоресцирующее вещество 7 для 11 и стекло 13 - для I), чем достигаются одинаковые условия фокусирование обоих изображений и устраняется зависимость показаний от расстояния до объекта и от аккомодации глаза.

На фиг. 3 изображена принципиальная оптическая схема варианта пирометра, включающая два основных блока: панкратический объектив 15, отображающий пирометрируемую поверхность в плоскости а-а, и фотометрическую головку, содержащую все остальные детали схемы и предназначенную для формирования и фотометрирования двух одноцветных полей сравнения.

Первое поле сравнения образуется путем последовательного переноса центрального участка изображения а-а, вырезанного зеркальным участком 16 светоделительного кубика 17 сначала - объективом 18 через синий светофильтр 19 на люминофор 20, затем - объективом 21 в проем зеркального слоя 22 фотометрического кубика 23.

Второе поле образуется путем последовательного переноса периферийной части изображения а-а сначала оборачивающей системой 24 через фотометрический клин 25 и полупрозрачный зеркальный слой 26 кубика 27 на матированную грань 28 этого кубика, затем - с помощью полупрозрачного зеркального слоя 26 и оборачивающей системы 29 - на зеркальный слой 22 фотометрического кубика 23. Поля сравнения наблюдаются через красный светофильтр 30 и окуляр 31.

Отсчет цветовой температуры берется по шкале, нанесенной на обойме кругового клина 25.

Применение объектива панкратической системы (фокусировка которого осуществляется изменением расстояния между его компонентами) позволяет уменьшить габариты прибора.

1. Оптический визуальный пирометр, работающий по методу зонального (сине-красного) отношения, с применением введенного в один из его световых трактов флюоресцирующего вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения яркости люминесценции и понижения тем самым возможного нижнего Предела измеряемых температур, применен прозрачный фотометрический кубик, внутри которого через круговой оптический клин, связанный со шкалой пирометра, рисуется одно изображение объекта, а на наклонно расположенном в его центре на оптической оси пирометра непрозрачном зеркальном участке - другое изображение объекта, прошедшее через коротковолновый (например, синий) светофильтр и отраженное от непрозрачного флюоресцирующего вещества с длинноволновым (например, красным) свечением.

2. В пирометре по п. 1 применение светорасщепительной системы, расположенной на пути света после объектива и дающей два изображения объекта.

3. Пирометр по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одинаковых условий фокусировки для обоих совмещаемых изображений, между светорасщепительной системой и фотометрическим кубиком помещено матированное стекло, на котором объективом рисуется изображение объекта, отбрасываемое далее с помощью дополнительной линзы в фотометрический кубик.

4. Пирометр по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью получения в фотометрическом кубике изображения периферийной части объекта в отраженном рассеянном свете, в качестве светорасщепительной системы применен кубик, выделяющий изображение центрального участка объекта, направляемое через коротковолновый (например, синий) светофильтр на флюоресцирующее вещество, и периферийное изображение, проходящее через фотометрический клин и кубик с полупрозрачной зеркальной диагональной плоскостью и с матированной гранью.

5. Применение в пирометре по п. 4, с целью уменьшения его габаритов, панкратического объектива.