ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПИРОМЕТР Советский патент 1969 года по МПК G01J5/28 

Изобретение относится к области измерения температур нагретых поверхностей.

Известны фотоэлектрические пирометры,например яркостпой пирометр ФЭМП-016. Данный пирометр имеет ряд недостатков: быстродействие 0,02 сек является недостаточным для исследования некоторых быстропротекающих и импульсных процессов; нестабильность показаний во времени вследствие нестабильности характеристик приемника излучения, а также амплитудного метода измерений; необходимость тарировки шлейфового осциллографа по выходпому сигналу пирометра.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено пирометрическим источником постоянного излучения, а в обтюраторе установлены поглотители различной плотности, соответствующие интервалу измеряемых температур.

Такое выполнение пирометра позволяет увеличить быстродействие и расширить пределы измерения.

На фиг. 1 представлена схема предложенного пирометра; на фиг. 2 - обтюратор.

Объектив 1 проектирует изображение излучаемого объекта в плоскость зеркальной диафрагмы 2.

- 2

объект. Непосредственно за диафрагмой 2 находится обтюратор 4, вращаемый электродвигателем 5. Модулирование светового потока позволяет избавиться от нежелательного

явления-нестабильности темнового тока приемника излучения.

Во всех отверстиях, расположенных ближе к центру обтюратора, установлен ряд поглощающих светофильтров. Излучение от изучаемого объекта, промодулированное обтюратором, попадает на приемник 6 излучения.

Излучение от пирометрической лампочки 7, промодулированное наружным рядом отверстий обтюратора, попадает на приемник излучения в промежутках между импульсами излучения от излучаемого объекта. На нагрузке приемника излучения поочередно формируются импульсы напряжения прямоугольной формы, пропорциональные спектральным

яркостям пирометрической лампочки и спектральным яркостям излучаемого объекта, редуцированным каждым поглотителем. С нагрузки приемника излучения импульсы поступают на усилитель 8, а затем на шлейфовый осциллограф 9. Пирометрическая лампочка 7, приемник 6 излучения, усилитель 8 и щлейфовый осциллограф 9 подключены к источнику питания 10. За один оборот обтюратора может быть

при её нарйстанйи, если выходные импульсы, соответствующие световым потокам изучаемого объекта, редуцированные двумя соседними поглотителями, отличаются не более чем в десять раз. Данное условие определяет минимальное количество поглотителей для выбранного диапазона температур. Например, для диапазона температур 1400-3200° К Я 0,65 мкм, достаточно иметь шесть поглотителей: О, 80, 160, 240, 320 и 400 пиро.

Быстродействие такого пирометра определяется промежутком времени между поступлением светового потока от пирометрической лампочки и от изучаемого объекта. В общем случае быстродействие равно

t (ceK)

in

где i - число поглотителей;

п - число оборотов обтюратора в минуту.

При использовании двигателя с п 3000 об1мин и 6 поглотителей быстродействие пирометра составляет менее 0,002 сек. Выходные импульсы пирометра, в котором используется синхронный двигатель для вращения обтюратора, МОгут служить метками времени.

Для пирометра с постоянным накалом пирометрической лампочки связь между измеряемой и опорной температурами выражается формулой:

In

.( + Т Т,п h h

Tjg и Год - измеряемая и опорная температуры,

X - эффективная длина волны

пирометра, тх - спектральная пропускаемость

г-го поглотителя,

boa - спектральная яркость пирометрической лампочки, соответствующая температуре ГопЬх - редуцированная t-ым поглотителем спектральная яркость объекта, соответствующая температуре Tj, h-постоянная Планка.

Как видно из формулы (2), переход от Той

к Tji; может быть осуществлен при помощи

таблиц или графиков, сходных с та|блицами

и графиками поправок на неполноту излучения к. показаниям яркостных пирометров.

Инструментальная погрешность такого пирометра

Дт-лJ5, .Для пирометра с ,65 мкм, 1400° К, диапазоном измеряемых температур 1400

3200° К ± 2,0% и /

mln

majc

С+2.5%, так как можно принять,что- -

оп

, А( - ± о %, - - ±: и,о %, -- - 1,АОП6.

.

Таким образом, .применение предложенного пирометра позволит проводить исследованиябыстропротекающих импульсных процессов. Как следует из формулы (1), быстродействие

пирометра о:братно пропорционально произведению скорости вращения двигателя и .количеству поглотителей. Использование .пирометрической лампочки в качестве источника сравнения и модулятора светового потока

позволит перейти от абсолютных измерений к относительным. При этом отпадает необходимость в тарировке шлейфового осциллографа. Введение «обратной связи по световому потоку приведет к повышению стабильности

градуировки пирометра во времени.

Предмет изобретения

Фотоэлектрический пирометр, содержащий приемник излучения, обтюратор и измерйтельную схему, отличающийся тем, что, с .целью увеличения быстродействия и расширения пределов измерения, он снабжен пирометрическим источником постоянного излучения, а в обтюраторе .установлены поглотители различной плотности, соответствующие интервалу измеряемых температур.

иг.2