ПИРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Советский патент 1968 года по МПК G01J5/50 

Изобретение предназначено для измерения температуры глубинных слоев прозрачных тел. Например, для контроля режима отжига и закалки стеклоизделий необходимо знать температуру не только поверхности стекла, но и распределение температуры по глубине. Такая же необходимость возникает при производстве стекла высокого качества методом тепловой обработки и др.

Измерение температуры прозрачных объектов основано на следствии из закона Кирхгофа, что тело поглощает излучение в той спектральной области, в которой само излучает. Поэтому для измерения температуры на определенной глубине нужно «отрезать» излучение, испускаемое более глубокими слоями.

Чтобы измерить, например, температуру поверхности стеклянного листа толщиной 6 мм, пирометр не должен воспринимать излучение с длиной волны короче 2,6 мк. Для определения же температуры на глубине 3 мм от поверхности листа коротковолновая граница чувствительности прибора должна увеличиваться до 2,7 мк (цифры эти приблизительны и зависят от сорта стекла). Длинноволновая граница в обоих случаях равна, примерно, 8-9 мк, однако ее ограничение обычно трудностей не представляет.

В инфракрасной технике известен метод фильтрации излучения при помощи модуляции потока, заключающийся в том, что между источником излучения и приемником излучения устанавливают модулятор, состоящий из секторов двух типов. Один сектор выполнен из материала, ограничивающего интервал длин волн со стороны коротких волн, а второй сектор определяет длинноволновую границу (в частности, это может быть просто вырез, пропускающий все длины волн). При вращении модулятора на выходе будут получены сигналы, разность которых характеризует излучение объекта в интервале длин волн, ограниченном кривыми пропускаемости секторов. Однако этот метод не может быть применен для измерения температуры глубинных слоев, так как коротковолновая граница пропускания при этом остается неизменной.

Предложенный пирометр позволяет измерить температуру различных слоев прозрачных материалов. Он отличается от известных тем, что его обтюратор выполнен в виде разрезанного вдоль образующей на две половины прозрачного полого цилиндра, одна половина которого имеет одинаковую толщину; вдоль образующей, а вторая - равномерно возрастающую толщину.

Кроме того, обтюратор снабжен механизмом перемещения вдоль его оси.

Схематически обтюратор представлен на чертеже.

На основании 1 укреплен цилиндр 2, состоящий из двух полуцилиндров 3 и 4. Первый выполнен из материала, ограничивающего ближнюю границу пропускания, и имеет переменную толщину стенок. В частности, для изменения температуры стекла полуцилиндр 3 может быть изготовлен из стекла той же марки, температуру которого необходимо измерить. Полуцилиндр 4 выполнен из материала, определяющего длинноволновую границу (кристаллические вещества, специальные инфракрасные стекла и т.д.).

Втулка 5, на которой укреплен обтюратор, приводится во вращение шестерней 6 и обесцвечивает с помощью кулачка 7 вертикальное перемещение модулятора. Чувствительный элемент (не показанный на чертеже) остается неподвижным.

1. Пирометр для измерения температуры прозрачных материалов, содержащий приемник излучения, оптическую систему, обтюратор с оптическим фильтром, установленным перед приемником излучения, который включен в измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения температуры различных слоев прозрачных материалов, в нем обтюратор выполнен в виде разрезанного вдоль образующей на две половины полого прозрачного цилиндра, одна половина которого имеет одинаковую толщину вдоль образующей, а вторая - равномерно возрастающую толщину.

2. Пирометр по п. 1, отличающийся тем, что обтюратор снабжен механизмом перемещения вдоль его оси.