КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ЯРКОСТНЫЙ ПИРОМЕТР Советский патент 1969 года по МПК G01J5/56 

Изобретение относится к области пирометрии.

Известны яркостные пироме1ры компенсационного типа, содержащие оптическую систему, модулятор световых потоков от объекта и эталонного излучателя, приемник излучения и усилитель-преобразователь, b этих пирометрах в качестве эталонного излучателя используются пирометрические лампы накаливания, модели черного тела и т. д., обладающие значительной инерционностью.

С целью создания быс1родей:ствующего пирометра в качестве источника эталонного излучения использована электроннолучевая трубка, снабженная устройством коррекции нестабильности яркости свечения, выполненным в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, который подключен через коммутатор к источнику реперного напряжения, и источника реперного излучения, включенного в цепь источника реперного напряжения, оптически связанного через дополнительный модулятор с приемником излучения корректирующего канала, при этом поверхность заслонки модулятора основного канала выполнена зеркальной; используется управляемый быстродействующий источник эталонного излучения с устройством стабилизации его яркости.

В эту схему входят: оптическая система 1, модулятор 2 светового потока канала измерения с зеркальным флажком-заслонкой, источник эталонного излучения 3, в качестве которого используется электроннолучевая трубка, приемник излучения 4 основного канала, резонансный усилитель-демодулятор 5 напряжения небаланса измерительного канала, усилитель 6 модулятора-генератора, выходное устройство 7 канала измерения, усилитель 8 с управляемым (переменным) коэффициентом усиления, электронный коммутатор 9 входных сигналов, задатчик коррекции 1U, реперная лампа 11, излучение которой вмесге с излучением от эталонного излучателя воспринимается приемником излучения корректирующего канала 12, модулятор 13 светового потока корректирующего канала, усилитель 14 модулятора-генератора канала коррекции, резонансный

усилитель-демодулятор 15 напряжения небаланса корректирующего канала.

Работа пирометра происходит следующим образом. Световой поток, излучаемый объектом измерения, пройдя оптическую систему /,

попадает на приемник излучения 4 основного канала поочередно со световым потоком от эталонного управляемого источника 3. Коммутация этих потоков осуществляется модулятором 2, с зеркальным флажком-заслонкой. В

друг от друга, на нагрузке нриемника излучения 4 возникает сигнал небаланса с частотой, определяемой частотой коммутации флажкамодулятора 2. Напряжение небаланса, усиленное резонансным усилителем-демодулятором 5, ноступает в виде напряжения постоянного тока на управляющий электрод эталонного управляемого источника излучения 3, изменяя яркость его, так, чтобы она стала равной яркости свечения измеряемого объекта.

Таким образом, по величине напряжения управления яркостью эталонного источника излучения 3 можно судить о яркостной температуре объекта измерения. Описанная часть схемы пирометра представляет собой известную схему компенсационного яркостного пирометра излучения. Однако такая схема пирометра не позволяет при существующих эталонных источниках излучения получить от пирометра быстродействующий пропорциональный выходной сигнал. Это объясняется большой инерционностью применяемых управляемых источников излучения (например, всевозможные пирометрические лампы накаливания). Применение в таких схемах пирометров источников с высоким быстродействием весьма затруднительно в связи с их нестабильностью. Данная схема пирометра позволит использовать любые управляемые источники эталонного излучения, обладающие даже значительной нестабильностью.

Для получения высокой стабильности показаний схема пирометра содержит корректирующее устройство, которое автоматически в процессе работы пирометра учитывает нестабильность яркости свечения источника излучения 3 и тем самым стабилизирует его эквивалентную яркостную характеристику.

Работа этого устройства осуществляется следующим образом. Выходной сигнал постоянного тока резонансного усилителя-демодулятора 5 поступает не на управляющий электрод источника эталонного излучения, а на вход усилителя 8 с управляемым коэффициентом усиления, пройдя через электронный коммутатор 9 входного напряжения, на который подается также коммутирующее напряжение от усилителя генератора-модулятора основного канала. В тот момент, когда зеркальный флажок-заслонка перекрывает поток от источника эталонного излучения 3, электронный коммутатор 9 подключает ко входу усилителя 8 с управляемым коэффициентом усиления напряжение, пропорциональное реперному потоку, излучаемому реперной лампой /). Это напряжение, усиленное усилителем 8 и приложенное к управляющему электроду источника эталонного излучения, вызывает определенный световой поток. Величина этого потока сравнивается на приемнике излучателя корректирующего канала 12 с потоком от реперной лампы 11. В случае, если они окажутся не равны,

имеется нестабильность зависимости приложенного напряжения управления и яркости свечения источника эталонного излучения 3. Напряжение небаланса канала коррекции с выхода резонансного усилителя-демодулятора

15 поступает на унравляющий вход усилителя 8 и изменяет его усиление таким образом, чтобы реперному входному напряжению соответствовала вполне определенная яркость свечения источника эталонного излучения 3. ТаКИМ образом автоматически корректируется эквивалентная яркостная характеристика источника эталонного излучения, выражающаяся в зависимости яркости свечения источника эталонного излучения от входного напряжения на

усилителе 8 с управляемым коэффициентом усиления.

Частота модуляции световых потоков в измерительном канале и в корректирующем выбрана таким образом, чтобы за время одного

импульса в основном канале переходный процесс коррекции был завершен к моменту следующего импульса светового потока от эталонного излучателя 3. Для этого частота коммутации в корректирующем канале выбирается в

несколько раз выще частоты коммутации в основном канале. Кроме того, коммутируют импульс, переключающий вход управляемого усилителя 8 на основной канал раньше, чем световой поток от эталонного нзлучателя понадает на приемник излучения основного канала. Этим устраняется влияние переходных процессов корректирующего канала на выходной сигнал пирометра.

Предмет изобретения

Компенсационный яркостный пирометр, содержащий оптическую систему, модулятор световых потоков от объекта и эталонного излучателя, приемник излучения и резонансный

усилитель-демодулятор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в качестве источника эталонного излучения использована электроннолучевая трубка, снабженная устройством коррекции нестабильности

яркости свечения, выполненным в виде усилителя с переменным коэффициентам усиления, который подключен через коммутатор к источнику реперного напряжения, и источника реперного излучения, включенного в цепь источника реперного напряжения, оптически связанного через дополнительный модулятор с приемником излучения корректирующего канала, при этом поверхность заслонки модулятора основного канала выполнена зеркальной.