УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ НЕПРОЗРАЧНЫХ ОБЪЕКТОВ Советский патент 1973 года по МПК G01J5/02 

1

Изобретение относится к об.части устройств для измерения температуры поверхностей непрозрачных объектов.

Известно устройство для измерения температуры поверхностей, содержащее сторонний источник излучения с регулятором его потока, блок сравнения сигналов, пирометр суммарного излучения и компенсационную схему э.д.с. пирометра, выполненную в виде усилителя и двигателя, соединенного с движком реохорда. Однако оно характеризуется значительной по величине методической погрешностью, обусловленной нестабильностью геометрических н онтических характеристик стороннего источника излучения, а также необходимостью ручного регулирования потока излучения стороннего источника.

Целью изобретения является повышение точности и автоматизация измерений.. Это достигается тем, что устройство снабжено допол штельным пирометром суммарного излучения с отличной от первого спектральной характеристикой и нелинейным делителем напряжения с характеристикой абсолютно черного тела, выполненным в виде реохорда с 1елинейной зависимостью сопротивления от его длины, движок которого механически соединен с движком реохорда компенсационной схемы, с которой электрически связан регулятор потока стороннего источника излучения.

На чертеже изображено иред/гагаемое устройство.

Оно содержит пирометры суммариого излучения 1 и 2 с внутренними сопротивлениями

ri ИЛ;, отградуированные -но абсолютно

черному телу; линза пирометра / имеет более

короткую эффективную предельную длину

волны, чем линза пирометра 2, вследствие чего пирометр J имеет более высокую степень зависимости термо-э.д.с. от температуры абсолютно черного тела чем пирометр 2, а величина термо-э.д.с. пирометра 2 всегда больше термо-э.д.с. пирометра 1 при одной и той же температуре абсолютно черного тела. Пирометр / подключен к схеме пзмерепия его термо-э.д.с. методом автоматической ко.мпенсацнн, состоящей нз постоянного сопротивления 3, величина которого равна Га ом, линейного реохорда -/ с величиной полпого сопротивления г,, ом и длиной L мм, постоянного сопротивления 5, величина которого равна га ом, источника стабилизированного питания 6, электронного усилителя 7, балансирующего двигателя 8, шкалы 9 с пределами Го и Г,, по температуре в °1 (и соответственно сигналами foi и Ео2 в милливольтах по напряжению), указателя 10, соединенного жестко с подвижным контактом }}, приводимым в движение двигателем 8. Пирометр 2 подключен к схеме, состоящей из постоянного сопротивления 12 равного по величине ом, нелинейного реохорда 13 с полным сопротивлением г,, ом и длиной L мм, постоянного сопротивления 14, равного . Подвижный контакт/5 реохорда 13 перемещается вместе с контактом 11. Напряжение Af/, равное разности мелсду сигналом 01 и падением напряжения U на сопротивлении 12 и части сопротивления реохорда /3, подается на вход усилителя 16, на выходе которого включен балансирующий двигатель 17, изменяющий задание регулятору 18, поддерживающему заданную мощность питания излучателя стороннего источника излучепия 19, облучающего поверхность объекта 20 с истинной температурой Т. Устройство, работает следующим образом. Сигиал о1 пирометра 1 при визировапии пирометра на абсолютно черное тело измеряется известным способом автоматической компенсации. Вследствие этого величина х относительного перемещения подвижного контакта// и указателя 10 компенсатора от иачала шкалы 9 и совпадающего с ним начала реохордов 4 и 13 и сигнал oi находятся в следующей линейной зависимости: Sqi t (ro+xr), где / - ток в линейном реохорде 4 компенсатора;го - величина сопротивления 5, определяющего начало шкалы компенсатора. Сигнал 02 пирометра 2 при визировании на абсолютно черное тело создает ток i в цепи, состоящей из постоянного сопротивления 12, нелинейного реохорда (делителя) 13, постоянного сопротивления 14 и внутреннего сопротивления термобатареи и соединительных проводов пирометра 2, принимаемого также постоянным и равным г j ом. При перемещении подвижного контакта 11 вдоль реохорда 4 на величину х j- от его начала, где L - полная длина реохорда 4, а I - расстояние между контактом 11 ti началом реохорда 4, одновременно на одну и ту же величину перемещается и подвижный контакт 15 реохорда 13, полная длина. которого также равна L, а начало совпадает с началом реохорда 4. Очевидно, что баланс системы, т. е. равенство нулю напряжения между контактами // и 15 будет иметь место, если - I г (х) dx где г pf.f) - плотность распределения сопротивления по длине нелинейного реохорда /3, а 2r r o+ p+r o+r;-, С другой стороны, отношение сигналов foi и 02 есть некоторая однозначная функция температуры 7 абсолютно черного тела, т. е. ((Г), а так как величина сигнала foi однозначно зависит от Г и от х, то для удовлетворения предыдущего уравнения необходимо, чтобы плотность распределения сопротивления по длине реохорда 13 была равна. . Численными или графоаналитическими способами находится функция /Co-f (к из известпых функций (Г), (Т и (х). В результате несложного расчета можно найти при заданных значениях полного сопротивления реохорда /5, равного г„ , числа витков ПБ, толщины плоского каркаса &к и диаметра обмоточного провода удельным сопротивлением рп зависимость высоты каркаса /г для /-ГО витка реохорда 13. Одной из достаточно точных является следующая: .l03 JEoOJ CEoO 1 Ypn « где Та-.Тд, (oi)dH (01)8 -соответственно температуры в °К и термо-э.д.с. в милливольтах пирометра 1 (шкалы компенсатора); Л.1 - показатель степени степенной функции EQ . аппроксимирующий зависимость выходного сигнала пирометра / от температуры Г абсолютно черного тела. Очевидно, что при визировании пирометров 1 1 2 на абсолютно черное тело, напряжение при всех значениях Та - Т 7. Напряжение At/ разбаланса может быть использовано для формирования регулирующего воздействия известными способами па изменение температуры или телесного угла стороннего источника излучения 19, определяющего облученность поверхности объекта 20. При этом облученность увеличивается регулятором 18, если (о1-f/)0 и уменьшается, если А/7()0. Предмет изобретения Устройство для измерения температуры поверхности непрозрачных объектов, содержащее сторонний источник излучения с регулятоом его потока, пирометр суммарного излучеия и компенсационную схему э.д.с. пирометра, ыполненную в виде усилителя и двигателя, оединенного с движком реохорда, отличаюееся тем, что, с целью повышения точности автоматизации измерений, оно снабжено доолнительным пирометром суммарного излучеия с отличной от первого спектральной хаактеристикой и нелинейным делителем наряжения с характеристикой абсолютно черого тела, выполненным в виде реохорда с неинейной зависимостью сопротивления от его лины, при этом двпжки компепсациопной схемы и делителя напряжения механически связаны один с другим и электрически подключены на вход регулятора потока стороннеIo источника излучения.