ТЕРМОРАДИОМЕТР Советский патент 1997 года по МПК G01J5/02 

Изобретение относится к области радиационной пирометрии и может быть использовано для измерения относительной излучательной способности материалов и покрытий.

Известны устройства, содержащие излучатель, приемник излучения, электрическую схему для определения относительной излучательной способности, в которых измерения производятся путем сравнения мощности теплового потока по двум эталонам. Основным недостатком этих устройств является большая инерционность, составляющая 40 60 сек.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству являются терморадиометры, содержащие излучатель, модулятор, приемник излучения и электрическую схему, в которых измерение производится методом сравнения лучистых потоков, отраженных от измеряемой поверхности и эталонной поверхности с известной излучательной способностью.

Основным недостатком известного терморадиометра является модуляция не только отраженного, но и собственного излучения измеряемой поверхности, откуда вытекает зависимость показаний прибора от температуры поверхности. Это накладывает условия равенства температур измеряемой и эталонной поверхностей, что усложняет эксплуатацию прибора. Причем нанесение эталона черноты непосредственно на измеряемую поверхность для выравнивания температур поверхности и эталона не всегда обеспечивает нужный эффект и к тому же приводит к повреждению поверхности. С другой стороны, в процессе измерения при установке терморадиометра на измеряемую поверхность происходит разогрев поверхностного слоя, вследствие чего на болометр падает дополнительный лучистый поток, который вносит погрешность в показаниях. По этой причине оказывается невозможным проводить измерение степени черноты на тканях, планках, и других материалах с малой теплопроводностью.

Целью изобретения является уменьшение зависимости результатов измерения от температуры объекта.

Поставленная цель достигается тем, что излучатель выполнен из двух нагретых до разной температуры четвертьсфер, а модулятор выполнен в виде полого полуконуса.

На чертеже изображена принципиальная схема измерительной головки терморадиометра.

Источником излучения в предлагаемом терморадиометре служит полусфера, состоящая из двух отдельных, разогреваемых электрическим током четвертьсфер 1 и 2. Излучающая поверхность четвертьсфер покрыта черной эмалью, обеспечивающей относительную излучательную способность, близкую к черному телу. Лучистые потоки от четвертьсфер, промодулированные полуконическим модулятором 3, подают на образец 4. Отраженные от образца в направлении нормали потоки попадают в приемник излучения 5, подключенный к усилительно-отсчетной системе 6. Собственное излучение участка исследуемой поверхности падает на болометр, но не регистрируется отсчетной системой, так как является непромодулированным. Полуконический модулятор приводится во вращение синхронным двигателем 7 через резиновый пассик 8. Путем выбора диаметров шкивов на оси двигателя и оси модулятора обеспечивается частота модуляции, равная 9 гц.

Терморадиометр работает следующим образом.

Четверть сферы 1 и 2 разогреваются на 10 15^oC выше температуры окружающей среды. При этом разность температур между четвертьсферами составляет 5 7^oC. Включается двигатель 7 и приводится во вращение полуконический модулятор 3. В этом случае элемент исследуемой поверхности 4 попеременно облучается лучистыми потоками от чествертьсфер, а болометр регистрирует суммарный переменный лучистый поток, отраженной от измеряемой поверхности. После разогрева четвертьсфер проводится калибровка терморадиометра. К рабочему отверстию измерительной головки терморадиометра прикладывается сначала зеркальный эталон (ε 0,02-0,03), затем "черный" эталон ( 0,98-1,00) и соответствующей регулировкой коэффициента усиления и установкой нуля в усилительно-отсчетном блоке тарируется шкала прибора. После этого прибор готов к измерениям.

Наличие в терморадиометре полого полуконического модулятора, расположенного внутри полусферического излучателя, исключает влияние температуры измеряемой поверхности на показания прибора. Это позволяет расширить область исследуемых материалов, включая материалы с плохой теплопроводностью, повысить стабильность показаний при измерениях в производственных условиях, отказаться от необходимости нанесения эталона черноты на исследуемую поверхность, упростив тем самым эксплуатацию прибора.

Терморадиометр, содержащий излучатель, модулятор, приемник получения и электрическую схему, отличающийся тем, что, с целью уменьшения зависимости результатов измерения от температуры объекта, излучатель выполнен из двух нагретых до разной температуры четвертьсфер, а модулятор выполнен в виде полого полуконуса.

Терморадиометр, содержащий излучатель, модулятор, приемник получения и электрическую схему, отличающийся тем, что, с целью уменьшения зависимости результатов измерения от температуры объекта, излучатель выполнен из двух нагретых до разной температуры четвертьсфер, а модулятор выполнен в виде полого полуконуса.