Устройство для измерения температуры раскаленных тел Советский патент 1935 года по МПК G01J5/52 G01R17/00 

Настоящее изобретение касается измерения температуры раскаленных тел по принципу оптического сравнения яркости исследуемого тела, имеющего неизвестную температуру, с яркостью нагретого до известной температуры тела, например, с яркостью тела накала электрической лампы.

Сущностью изобретения является устройство, позволяющее объективным путем определять температуру раскаленных тел при посредстве фотоэлемента и обтюратора, производящего попеременное освещение фотоэлемента, то от исследуемого раскаленного тела, то от нити накала лампы. При этом в устройстве применена такая схема включения фотоэлемента и лампы накаливания, что яркость нити накала лампы устанавливается автоматически соответственно яркости исследуемого раскаленного тела.

На чертеже изображена общая схема устройства согласно изобретению.

Устройство состоит из расположенной перед раскаленным телом / оптической системы 2 с диафрагмой, имеющей отверстие 5 для прохода световых лучей от тела на фотоэлемент 5. Перед фотоэлементом находится монохроматический фильтр 4. Перед фотоэлементом расположена также лампа накаливания 6 за ширмой с отверстием Р, а также обтюратор 7, вращаемый электродвигателем 8.

Обтюратор попеременно пропускает на фотоэлемент свет то от тела, то от лампы накаливания.

В цепь фотоэлемента 5 включены параллельно два сопротивления JO и /7, причем с последним включен последовательно конденсатор, в свою очередь включенный в цепь сетки усилительной лампы /2. Усиленное лампой /2 напряжение поступает на другую усилительную лампу /5, цепь сетки которой может периодически, и, именно синхронно с вращением обтюратора 7, закорачиваться с помощью коммутатора J4, установленного на оси электродвигателя S.

В цепи анода усилительной лампы J3 включена обмотка реле /7, производящего управление цепью питания моста /5 от источника J8. Мост составлен из четырех равных сопротивлений, к противоположным вершинам его присоединена цепь питания лампы 6 от источника /Р. В цепь питания лампы 6 также вkлючeн измерительный прибор /6, например, амперметр.

От тела / с неизвестной температурой свет через оптическую систему 2, отверстие 3 диафрагмы и монохроматический фильтр 4 попадает на -катод фотоэлемента 5. На этот же фотоэлемент попадает свет от калиброванной лампы накаливания 6 через отверстие 9. Обтюратор 7, вращаемый двигателем 8, поочередно прерывает идущий к фотоэлементу свет то со стороны лампы 6, то со стороны тела /. Если оба световых потока равны, то при вращении обтюратора фотоэлемент остается одинаково освещенным. Если же температуры нити накала лампы б и тела / становятся неодинаковыми, то становятся неравными световые потоки и фотоэлемент будет освещаться меняющимся по величине световым потоком. Это поведет к тому, что по сопротивлению W в цепи фотоэлемента пойдет ток, меняющийся по величине. По сопротивлению же /7 пойдет только переменная составляющая, а постоянная составляющая не пойдет, так как в цепи сопротивления // стоит конденсатор.

Эта переменная составляющая усиливается электронной лампой 72, а усиленное напряжение подается ко второй усилительной лампе 7J, сетка которой периодически закорачивается коммутатором J4, установленным на оси двигателя 8.

При неравенстве световых потоков, а следовательно и температур, могут быть два случая: 1) световой поток от лампы 6 больще, чем от тела 7 и 2) световой поток от лампы 6, меньше, чем от тела 7; при этом фазы получаемого переменного тока очевидно будут отличаться на 180°. Так как коммутатор J4 установлен на одной оси с обтюратором 7, то легко осуществить следующее условие. Положительная полуволна переменного тока попадает на сетку лампы 75 только в том случае, если световой поток от лампы 6 больще, чем от тела 7. В последнем случае анодный ток лампы 75 возрастает и реле 77 замыкает цепь ,питания моста 75 из четырех равных сопротивлений. Сопротивления моста выбраны так, что проходящий через них ток значительно их подогревает и сопротивления их увеличиваются.

Мост 75 одновременно включен в цепь лампы 6 и следовательно, при включении реле 77, ток через лампу 6 упадет до TOio значения, когда световые потоки опять сравнятся и переменная составляющая тока в сопротивлениях Ю и 77 станет равна нулю.

Необходимо отметить, что из-за свойств равноплечего моста ток из цепи 7Р и обратно переходить не будет. Восстановленное равенство световых потоков поведет к выключению контактов реле 77 и к остыванию сопротивлений моста 75. Очевидно, что процесс выключения pe/ie 77 и нагрев моста 75 будут непременно повторяться при достаточно чувствительном реагировании прибора на разницу освещения; среднее значение силы тока, проходящего через лампу 6, установится соответственно температуре тела 7. Амперметр 75 следовательно будет показывать силу тока в зависимости от температуры тела 7 и может быть проградуирован в градусах температурной шкалы. Если поставить регистрирующий амперметр 76, то прибор будет работать в качестве измерителя И регистратора.

Как и каждый прибор для измерения температуры предлагаемый прибор может работать лищь в известном диапазоне температур. Нижним пределом этого диапазона будет температура, при которой тело начинает светиться, а верхним пределом будет та температура, при которой сила света от тела 7 равняется силе света лампы б при нормальном накале, так как когда сила света от тела 7 станет равной ббльщей силе, чем могущая быть полученной от данной лампы б, реле 77 срабатывать не будет, яркость лампы 6 не изменится и никакого изменения не произойдет. Это крайнее положение при верхнем пределе температуры не следует смещивать с могущим возникнуть подобным положением при температурах, находящихся внутри диапазона измерения. Так, если реле 77 при какой-то температуре тела 7, находящейся внутри диапазона измерений, сработало, сопротивления моста нагрелись, накал лампы 6 уменьщился, а тело 7 в это время по какой-либо причине стало интенсивно нагреваться, то в результате получится такое положение, что световой поток от лампы б станет меньше, чем от тела 7. В таком случае реле 77 включится и останется включенным до тех пор, пока мост 75 достаточно не остынет, а ток через лампы б и световой поток от нее при этом усилятся, и когда настанет момент, что Световой поток от лампы 6 станет немного больше, чем от тела 7, снова сработает реле 77 и произойдет замер нового значения температуры тела.

Если же температура тела возрастает так, что световой поток от него сде-лается больше, чем от лампы 6 при полном накале, то реле 77 не будет совсем включаться, мост /5 остынет до низкой температуры, ток через лампу вырастет до максимального значения, соответСтвующего предельному значению диапазона температуры, которая может измеряться данным прибором.

Ясно, что если взять лампу 6 большой силы света, возможно диапазон измерения расширить, а для каждого отдельного случая можно подобрать лампу так, что верхний диапазон перекрываться совершенно не будет.

Очевидно, если убрать из схемы мост 15, а силу тока, проходяшего через лампу 6, установить постоянной величины, соответствующей какой-либо заданной температуре тела 7, то реле 77 может, непосредственно включая нагревание тела 7, поддерживать его температуру постоянной, равной температуре заданного значения. Следовательно прибор будет работать в качестве регулятора температуры.

Предмет изобретения.

1. Устройство для измерения температуры раскаленных тел путем сравнения яркости их с яркостью нити накала электрической лампы, в цепь которой включен электроизмерительный прибор.

отличающееся тем, что, с целью автоматической установки яркости нити накала лампы соответственно яркости раскаленного тела, применен попеременно при посредстве обтюратора 7 освещаемый от раскаленного тела 7 и лампы 6 фотоэлемент 5, управляющий регулированием яркости нити накала лампы 6.

2.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что фотоэлемент 5 включен в цепь усилителя через конденсатор, с целью приведения в действие включенного в выходную цепь усилителя реле 77 только при неодинаковом освещении фотоэлемента 5 со стороны тела 7 и лампы 6.

3.Форма выполнения устройства по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью соединения сетки лампы 75 усилителя с цепью анода предыдущей лампы 72 лишь когда яркость нити накала лампы 6 больше яркости раскаленного тела 7, применен насаженный на одной оси с обтюратором 7 коммутатор М.

4.Форма выполнения устройства по пп. 1-3, отличающаяся тем, что для регулирования силы тока в цепи лампы 6 применен мост Уитстона 75, в одну диагональ которого включен источник тока, питающий лампу б, а в другую- источник тока, служащий для нагрева сопротивлений моста и включаемый при помощи реле 77.

f