ЦИФРОВОЙ ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПИРОМЕТР СПЕКТРАЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ Советский патент 1969 года по МПК G01J5/60 

Изобретение относится к технике измерения температур по тепловому излучению нагретых тел и может быть использовано, например, в металлургической промышленности.

В известных цифровых двухканальных пирометрах спектрального отношения, содержаш,их нуль-органы, следяш.ие триггеры, схемы совпадения и схему дискретного считывания, в качестве чувствительных элементов использованы фотодиоды.

Однако возможности использования фотодиодов в этих пирометрах ограничены, так как повышение то.чности измерения возможно только при тш.ательном термостатировании фотодиодов или качественной температурной компенсации их тока «утечки через п-р-переход. Термостатирование фотодиодов неизбежно связано с усложнением конструкции и возрастанием габаритов датчика. Температурная компенсация токов «утечки, вследствие разброса характеристик фотодиодов и нестабильности -во времени этих токов, принципиально не может быть полной во всем рабочем диапазоне температур фотодиодов.

Предлагаемый пирометр отличается от известных тем, что он снабжен источником напряжения смещения, вынолненным в виде генератора экспоненциального напряжения, одна шина которого, например минусовая, подключена к общей точке фотодиодов, а вторая шина - через нагрузочные сопротивления соответственно к их анодам. Это отличие позволяет повысить точность

измерения.

Блок-схема предложенного устройства представлена на чертеже.

Оптическая система / выделяет из спектра теплового излучения тела (на чертеже не показано) два узких участка спектра и фокусирует их на фотодиодах 2 и 3. Последние включены по схеме фотодиодного режима с раздельными сопротивлениями 4 и 5 нагрузки (величины которых соответственно равны Ri

и Rz и общим источником напряжения смещения, которым служит генератор 6 экспоненциального напряжения. К Полюсам фотодиода 2 подключен вход нуль-органа 7, к полюсам фотодиода 3 - вход нуль-органа 8.

К выходам нуль-органов 7 и 8 подключены соответственно следяшие триггеры 9 и 10. Выходы следящих триггеров 9 и If подключены к первым входам схем // и 12 совпадения, а выходы последних - к входу схемы 13 измерения интервала времени, выполненной, например, аналогично соответствующей части схемы цифрового вольтметра с время-импульсным преобразованием. Схемы 11 и 12 пропускают только те сигналы, которые поступают ального напряжения генератором 6. Хронизатор 14 выполняет следующие функции: а)осуществляет запуск и срыв генерации генератора 6 экспоненциального напряжения; б)на время генерации экспоненциального напряжения подает на вторые входы схем 11 и 12- совпадения импульсы напряжения; в)Б промежутках между импульсами экспоненциального напряжения переключает при необходимости нуль-органы 7 и S с режима усиления на режим коррекции нуля и обратно;г)управляет работой схемы 13. Пирометр работает следующим образом. Сигналы теплового излучения участков спектра, имеющих эффективные длины волн /.I и Ха вызывают пропорциональные немодулированные фототоки фотодиодов //X, и //л, От генератора 6 через сопротивления 4 н 5 нагрузки к фотодиодам 2 и 3 периодически прикладывается напряжение смещения, изменяющееся по экспоненциальному закону. Частота следования импульсов генератора 6 выбирается в зависимости от необходимого быстродействия пирометра, а перепад уровней экспоненты в каждом импульсе - таким, чтобы в заданном интервале измеряемых температур выполнялись следующие неравенства: C, где V - напряжение генератора экспоненциального напряжения 6. Если, например, экспоненциальное напряжение изменяется .по убывающему закону, то в начале каждого импульса экспоненты на полюсах фотодиодов 2 и устанавливаются отрицательные напряжения. При этом нолярность выходных напрял ений нуль-органов 7 и & такова, что следящие триггеры 9 vi 10 -находятся в исходном состоянии, при котором уровни их выходных напряжений принимаются за нулевые. По мере спада экспоненциального напряжения генератора 6, отрицательные напряжения иа фотодиодах 2 и 5 уменьшаются, поочередно переходят через нуль, а затем возрастают в положительном направлении. В моменты изменения знака этих напряжений выходные напряжения нуль-органов 7 и 5 также изменяют знаки на обратные и опрокидывают соответственно триггеры 9 и 10. Импульсы напряжения этих триггеров через схемы 11 и 12 совпадения, на вторых входах которых уже имеются напряжения от хронизатора 14, поступают на вход схемы 13, измеряющей посредством дискретного считывания интервал времени между передними фронтами этих импульсов. Предмет изобретения Цифровой двухканальный пирометр спектрального отношения, содержащий фотодиоды, нуль-органы, следящие триггеры, схемы совпадения и схему дискретного считывания, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, он снабжен источником напряжения смещения, выполненным в виде генератора экспоненциального напряжения, одна шина которого, например минусовая, подключена к общей точке фотодиодов, а вторая щина - через нагрузочные сопротивления соответственно к их анодам.