Способ бесконтактного измерения температуры Советский патент 1991 года по МПК G01J5/20 

Изобретение относится к радиационной пирометрии, в частности к способам измерения температуры объектов по тепловому излучению их поверхностей, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведен график реализации способа; на фиг. 2 - схема визирования чувствительными элементами поверхности объекта измерения; на фиг. 3 - блок-схема устройства для реализации способа.

Способ реализуется с помощью устройства (фиг. 2 и 3), включающего первый 1 и второй 2 идентичные параметрические чувствительные элементы, размещенные в фокусе идентичных собирающих линз 3 и 4, в полостях корпуса 5. Полости с чувствительными элементами 1 и 2 перекрыты первым 6 и вторым 7 фильтрами с различным пропусканием, имеющими тепловой контакт с корпусом 5. Чувствительные элементы 1 и 2

(например, термопреобразователи сопротивления с номинальной статической хара- теристикой преобразования 50 П по ГОСТу включены последовательно в цепь суммирующего усилителя 8, вычитающего усилителя 9 и управляемого стабилизатора 10 тока. Электрический контакт резистивных чувствительных элементов 1 и 2 заземлен. Выход суммирующего усилителя 8 подан на вход двухполярного компаратора 11с напряжением опор +Uon и -Uon, выход последнего - на вход управляемого регистратора 12, на второй и третий входы которого поданы выход вычитающего усилителя 9 и выход управляемого стабилизатора 10 тока, на вход управления которого подан выход суммирующего усилителя 8.

Сущность способа заключается в следующем.

Выходные электрические сигналы тер- мопреобразователеи Ei, Еа пропорциональны температуре объекта измерения Тх, температуре самих термопреобразовате(Л

С

о о о.

00

Ч) XI

лей, тепловым притокам (теплосбросу) от конструкции устройства (например, корпуса) и окружающей среды, Полезная часть выходного сигнала EI - Е и Е2 - Е:-2 .

Eft , E&, пропорциональны характеристикам устройства и окружающей среды, их температуре и температуре термопреобразователей TI, Та.

Тогда для выходных сигналов можно записать соотношения

Ei ki(Txn-Tin) + Eft

E2 k2() + Е&. J(1)

где ki, k2 - коэффициенты, зависящие от характеристик объекта измерения, термопреобразователей, конструкции устройства п - показатель степени (обычно п 4...

5).

При TI Т2 и прочих равных условиях (характеристики и температура корпуса, воздуха и т.д.) Е,, Е ), . Тогда из (1)

стабилизатора 10 тока и в случае TI - Та О, т.е. Rti - Rta 0 , обеспечивает повышение дока на выходе управляемого стабилизатора 10 тока, что приводит к разогреву резистивных чувствительных элементов 1 и 2, их температура повышается, разность температуры между ними снижается, снижается и разность электрических сопротивлений Rti - Rta. и при токе Ix стремится к нулю. При

этом выходной сигнал суммирующего усилителя 8 оказывается в пределах опор +Uon и -Uon двухполярного компаратора 11, который, воздействуя на управляемый регистратор 12, обеспечивает регистрацию в нем

тока 1Х в цепи чувствительных элементов 1 и 2 и выходного сигнала Ux вычитающего усилителя 9. Сигнал Ux пропорционален сумме падений напряжений на резистивных чувствительных элементах 1 и 2 (в силу заземления электрического контакта между ними), т.е. пропорционален сумме электрических сопротивлений чувствительных элементов 1 и 2 ( RXI + Rx2) ПРИ токе U, т.е.

Изобретение относится к радиационной пирометрии, к способам бесконтактного измерения температуры объектов по тепловому излучению, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается тем, что объект визируют двумя одинаковыми чувствительными элементами через фильтры различной плотности. Изменяя одинаковым образом ток в цепи обоих элементов, добиваются равенства нулю разности их выходных сигналов и по их величине определяют искомую температуру объекта. 3 ил

E1-E2 ki(Txn-Tin)-k2(Txn-T2n). (2) 25

Но измерение производят при равенстве выходных сигналов термопреобразователей (Ti Та) при идентичности термопреобразователей). Тогда EI - Е2 0 и из (2)

ki(Txn-Tin) k2(Txn-T2n).

(3)

Так как ki & ka, то равенство (3) справедливо лишь в одном случае, когда TI Т2 Тх.

Способ осуществляют следующим образом.

Чувствительными элементами 1 и 2 визируют поверхность объекта измерения (фиг, 2). Между чувствительными элементами 1 и 2 в силу различия коэффициентов пропускания фильтров 6 и 7 возникает разность температуры, т.е. разность электрических сопротивлений чувствительных элементов (Rt-| - Rta ) 0. Суммирующий усилитель 8 усиливает разность падений напряжений на резистивных чувствительных элемента 1 и 2 (в силу заземления электрического контакта между ними) при прохождении по ним электрического тока I от управляемого стабилизатора 10 тока. Эта разность падений напряжений пропорциональна Rf| - Rta. T-e. пропорциональна разности температуры между чувствительными элементами 1 и 2. Выходной сигнал суммирующего усилителя 8 поступает на вход двухполярного компаратора 11,где сравнивается с напряжением опор +U0n и -Don, a также на вход управления управляемого

Rxi + RX2 2RX f(lx, Ux),

aTx yj(Rx).

Функция ч/) определяется из градуировочных таблиц по ГОСТу или из акта метрологических исследований статической характеристики преобразования чувствительных элементов 1 и 2. В случае, если Rti - Rta 0, т.е. (Тч - Та) 0, выходной сигнал

суммирующего усилителя 8, воздействуя на вход управляемого стабилизатора 10 тока, обеспечивает снижение тока I в цепи чувствительных элементов 1 и 2. При этом вследствие теплообмена чувствительных

элементов 1 и 2 с корпусом 5 и средой (воздухом) в полостях корпуса их температура снижается и (Rti - Ri2) 0, это продолжается до фиксирования (Rti - Rta) 0, когда ток Ix в цепи чувствительных элементов 1 и 2

стабилизируется и двухполярный компара- тор 11 позволяет регистрацию 1Х и Ux в управляемом регистраторе 12, т.е. регистрацию Тх.

Преимущества изобретения по точности измерения и простоте реализации позволяют рекомендовать его для практического использования при бесконтактном измерении температуры объектов в различных отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

Способ бесконтактного измерения температуры, включающий визирование поверхности объекта измерения двумя чувствительными элементами, отслеживание разности выходных сигналов чувствительных элементов, изменение электрического тока в цепи одного из чувствительных элементов до обеспечения равенства нулю отслеживаемой разности и последующую регистрацию выходных сигналов чувствительных элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, используют идентичные чувствительные элементы, а поверхность объекта визируют ими

Ъ

через два фильтра с различными коэффициентами пропускания, подают в цепи чувствительных элементов одинаковый электрический ток, осуществляют изменение электрического тока в цепях обоих чувствительных элементов, а при достижении равенства нулю отслеживаемой разности выходных сигналов регистрируют температуру хотя бы одного чувствительного элемента.

Риг. Г