Устройство для пирометрических измерений Советский патент 1991 года по МПК G01J5/00 

Изобретение относится к пирометрии, конкретно к измерению действительной температуры и излучательной способности реальных объектов для случаев, когда излучатель.я способность неизвестна и при небольших изменениях температуры объекта остается постоянной или слабо .зависит от нее

Целью изобретения я вляется расширение функциональных возможностей

Устройство изображено на чертеже

На одну и ту же площадку S движущегося объекта I, температура которого изменяется либо за счет естественного теплообмена с окружающей средой, либо за счет принудительного обдува блоком 2 изменения температуры объекта,имеюцим регулятор 3, визиру- ioTCH радиальный 4 и яркостный 5 пирометры с усилителями 6 и 7, Усилитель радиационного пирометра снабжен блоком 8 изменения коэффициента его усиления, выходы этих усилителей подключены к блоку 9 вычисления разности обратных значений радиационной и яркост- ной температуры, выход которого подключен к регистратору 10о

При движении полосы металла та же самая площадка S визируется вторыми радиационным и яркостнь1м пирометрами 11 и 12о &31ХОДЫ фотоприемников пирометров 11 и 12 подключены к входам блока 13 памяти, к двум другим входам которого подключен спаренный переключатель 14, к которому подключены также выходы фотоприемников пирометров 5 и входы усилителей 6 и 7, К входам этих же усилителей подключены два

иЙь

4

СД

4

1Ч

3 . .

выхода блока 13 памяти Еще к двум входам блока 13 памяти подключеда блок 15 обнуления памяти и блок 16 определения временного интер вала и за- пускао К двум другим выходам блока памяти подключены усилители 17 и 18 пирометров 11 и 12с, К усилителю 17 подключен блок 19 изменения коэффициента его усиленияо Блоки 8 и 19 изменения коэффициент усиления усилителей 6 и 17 связаны между собойо Выходы усилителей 17 и 18 подключены к второму блоку 20 вычисления разности обратных значений температуре Вь)- ходы блоков 9 и 20 вычисления разности обратных значений температур,., измеренных первой и второй парами пирометров 4, 5 и 11, 12,подключеш к блоку 21 вычисления разности разностей обратных значений четырех температур Второй переключатель 22 подключен к выходу блока 9 вычасле1шя разности обратных значений температур измеренных пирометрами 4 и 5, к выходу блока 21 вычисления ра:зности разностей обратных значений четырех температур и к регистратору Ю К входу блока 16 о-пределения временного интервала и запуска подключен датчик

23скорости движущегося объекта. Устройство работает следующим образом

Первоначально переключатели 14 и 22 должны находиться в положениях

24и 25, соответствутацих измерению температуры стационарного объектасПри измерении температуры движущегося объекта переключатели 14 и 22 переводятся во второе положение и включают все дополнительные блоки Сначала блоком 15 обнуляется память блока 13, с помощью блока 16 определения временного интервала и запуска измеряется скорость Движущегося объекта и задается время t измерения температуры пирометрами 4 и 5 с площадки S и момент времени t t + At измерения температуры пирометрами 11 и 12 с той же площадки S при перемещении объекта 1, причем промежуток времени (it устанавливается, исходя из известных в момент измерения скорости движения поло

сы и расстояния между парами пирометров, а блоком 16 осуществляется за- пуск блока 13о . .

В момент времени t в блоке 13 памяти одновременно запоминаются амплитуды сигналов., формируемые с участка поверхности S движущегося объекта 1 в нагрузках фотоприемников яркост- ного и радиационного пирометров 4 и 5, которые через соответствующие усилители 6 и 7 поступают на блок 9 вычисления разности обратных значений этих температур в виде

Лт

f

- t -е. T Ve р

(1)

где Т - действительная температура объекта в момент времени

5

0

5

0

|

Hgpп р

ь , J

Эффективная дпина волны яр- костных пирометров; спектральная и интегральная излучательные способности участка S объекта 1; -1/4;

вторая постоянная в уравнении Планка

В момент времени t с той же самой площадки S в блоке 13 памяти запоминаются амплитуды сигналов, формируемых в нагрузках фотоприемников вторых радиацио1№ого и яркостного 12 пирометров j и через усилители 17 и 18 поступают на блок 20, вычислякшцп обратные значения температур и их разность в виде

А гр.

uT/i - i n

5

1 F

- С-

Р

(2)

где

гр

2

действительная температура объекта в момент времени t

Далее в блоке 21 осуществляется вычисление ЛТэ разности разностей обратных значений яркостных и радиационных температур, измеренных в момен 1 ы

и t

i -1

UT; (т; -т; )-( )Яр

т; )(1 -б ),

(3)

50

и путем одновременного измен.ения коэффициентов усиления усилителей 6 и 17 в одинаковое число раз с пойощью блоков 8 и- 19 устанавливают значение ДТ5 равным нулю т.е

(Т7- Tg ) ()0, (4) обеспечивается при условии I,(5)

Ср

к

где К коэффициент, показывакядий во сколько раз изменен коэффициент усиления усилителей 6

и 17„

Затем переключатель 22 переключают в начальное положение 25 и при этом измеряют радиационную температуру Т

Р

которая соответствует дей

ствительной температуре Т, участка S объекта в момент времени t|, а по ней и по первоначально измеренным яр- костным и радиационным температурам в моменты времени t и tg определяют радиационную и спектральную иэлуча- тельяые способности и. действительную температуру Т участк-а S поверхности объекта

Действительная температура и излу- чательная способность могут быть определены и другим путем Поскольку К в уравнении (5) определяется в процессе работы устройства, то из него определяется интегральная излучательная способность в виде

1 л ЛИ V .(Ь)

таила по Т

а по ней и по первоначально измеренным радиационным температурам определяются действительные температуры Т, и Т участка поверхности полосы ме- моменты времени t и t, а и Tg и яркостным температурам определяется спектральная излучательная способностьо

По окончании измерений блоки изменения коэффициентов усиления устанавливают в первоначальное положение и при необходимости производят следующий цикл измерений. Расстояние между двумя парами пирометров (температур- ный градиент) обуславливается, с одной CTOpoHbi, условиями технологического процесса, а с другой - метрологическими характеристиками используемых пирометров

Формула изобретения

Устройство для пирометрических измерений по авТоСВо № 1345776, о личающееся тем, что, с

10

15

20

25

30

35

40

45

50

целью расширения функ1щональных возможностей , оно дополнительно снабжено вторыми радиационным и яркостным пирометрами с усилителями, блоком изменения коэффициента усиления усилителя второго радиационного пирометра, вторым блоком вычисления разности обратных значений радиационной и яркостной температур, блоком вычисления разности разностей обратных значений четы.- рех температур, блоком памяти, двумя переключателями, блоком обнуления памяти, блоком определения временного интервала и запуска ;и датчиком скорости движущегося объекта, причем первый переключатель выполнен спаренным и подключен с одной стороны к выходам первой пары радиационного и яркостного пирометров, а с другой - к двум входам блока памяти и к входам усилителей первой пары пирометров, два других входа блока памяти подключены к выходам второй пары пирометров, к другой паре входов блока памяти подключены блок обнуления памяти и блок временного интервала измерений и пуска, вход которого подключен к датчику скорости движущегося объекта, два выхода блока памяти подключены к входам усилителей первой пары пирометров, два других выхода блока памяти подключены к входам усилителей второй пары пирометров, выходы этих усилителей - к входам второго блока вычисления разности обратных значений температур, выходы обоих блоков вычисления разности обратных значений температур подключены к блоку вычисления разности разностей обратных значений четырех температур, блоки изменения коэффициентов усиления усилителей первого и второго радиационных пирометров связаны между собой, а второй переключатель подключен к выходу первого блока вычисления разности обратных значений радиационной и яркостной температур, к выходу блока вычисления разности разностей обратных значений четырех температур и к регистратору

Изобретение относится к радиационной пирометрии и может быть использовано в металлургии, стеколь- ной промьшшенности и т.п Цель - расширение функциональных возможностей, В устройство дополнительно введены радиационный и яркостный пирометры II и 12, второй блок 20 вычисления разности обратных значений температур, датчик 23 скорости перемещения объекта, блок 21 вычисления разности разностей обратных значений всех измеренных температур, блок 15 обнуления памяти блок 16 определения вре- менного интервала Но заданному алгоритму определяются действительная температура и излучательная слособ- ность движущегося объекта Изобретение позволяет измерять действительную температуру и излучательную способность движущихся объектов с изменяющейся температурой о 1 ил. (О (Л