Высокотемпературный пирометр спектрального отношения Советский патент 1977 года по МПК G01J5/60 

(54) ВЫСОКСУГЕМПЕРАТУРНЫР ПИРЮДАЕТР СПЕКТРАЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ 0 и Ug соизмеримы по величине, приводит к недопустимо большой погрешности измерения гемперагуп, гак как в этом случае yci ройство допжно позволять реапиаовать зависим ос гь Еще одним недостатком этого пирометра является его работоспособность пишь с при емниками излучения, имеющими незначит9П1 - ную постоянную составляющую (пьедестап) выходного напряжения по сравнению с ;-,;.пи тудой 0 полезного сигнала. Это справед/и- во для фотоэлементов типа Ф-15, С1Д13 35 Ф-8 и др. Однако при использовании в ка честве приемника излучения, например фотореаистора типа PbS, выходной сигнап имеет постоянную составляющую, обусповпеннуто темновым током, значение которой может достигать нескольких десятков волы. Причем это значение постоянной составляющей изменяется во времени, а также в зависимости от температуры окружающей среды. Целью изобрете1Л1Я является расширение диапазона измерения в область высоких температур, а также класса применяемых приемни ков излучения. Это достигается тем, что в предложенный пирометр дополнительно введены устройство восстано-эления однополярных импз пьсов, вычитающее и запоминающее устройства, ключ и блок управления ключами. Выход устройства восстановления однополярных импульсов подключен ко входу блока управления ключами, а также ко входам вычитающего устройства, причем с одним из входов связь осуществлена непосредственно, а с другим через последовательно соединенные ключ и запоминающее устройство. На чертеже схематически изображен предпоженный пирометр. Он содержит обтюратор1 со светофильтрами и оптической системой, приемник 2 шп чения, усилитель 3 переменного тока, устройство 4 восстановления однополярных ямпупьсов, ключи 5-8, блок 9 управления ключами, запоминающее устройство 10, вы-i лмтающее устройство 11, зарядную RC- цепочку 12, разрядную RC-цепочку 13, схеtfiy 14 сравнешя, триггер 15 и измеритель1ую схему 16. Принцип действия предлагаемого пирометра основан на том, что создают экспО нэкциапьно возрастающий сигнал с устаношвшимся значением и2И экспоненциально айтухающий сигнап, начальное значение коfoporo равно разности ЛО--- U. а об измеряемой температуре судят по нтервалу 1 ремени IQ между началом измерения и мо. Mt)HTOM равенства указанныхсигналов. Пирометр работает следующим образом. Световой поток от объекта, температуру которого измеряют при помощи оптической системьг, обтюратора 1 со светофильтрами и приемника излучения 2, преобразуется в следующие один за другим однополярные импульсы напряжения с чередующимися амплитудами, логарифм отношения которых в определенном масштабе пропорционален цве. товой температуре объекта. После усиления усилителей 3 переменноного напряжения при помощи устройства 4 восстанавливается постоянная составляющая импульсов приемника 2 излучения. Таким образом, на выходе устройства 4 воссТапозпеиия однополярных импульсов образуются импульсы с чередующимися амплитудами без пьедестала. Блок 9 управления ключами обеспечивает замыкание ключа 5 на время действия импульса U2- Запоминающее устройство 1О выделяет ампгштудное значение импульса и , который прикладывается к одному из входов вычитающего устройства 11, выполненного, например, на основе дифференциального усилителя. Ключ 7 замыкается блоком 9 на время действия импульса Uji, причем емкость разрядной RC-цепочки 13 при этом ется до напряжения, поступающего с выхода вычитающего устройства 11, т.е. до значения ли - В момент окончания импульса U, (пусть это соответствует моменту времени t О) блок 9 замыкает ключ 6 и размыкает ключ 7. Этот момент соответствует началу цикла измерения. Зарядная IvC-цепочка 12 подготавливается к началу измерения благодаря разряду емкости цепочки через ключ 8, который коммутируется синхронно и синфазно с ключом 5, а триггер 15 в момент време- ни t О устанавливается блоком 9 в единичное состояние. Начиная с момента времени t О на выходе С-цепочки 13 образуется экспоненциально спадающее напряженнее начальным значением Л U , описывающееся зависимостьюuUCt) uUe С2) где Т - постоянная времени RC-цепочек 12 и 13. Одновременно на выходе зарядной 1 С-цепочки 12 напряжение возрастает по экспоненте согласно закону U2tt) UiU-a )- (3) Пересечение экспонент наступает в момент времени, когда AlJ (1) 1)) 1„ Т па-еА,)геаСхема 14 сравнения срабатывает в момент времени to и своим выходным импупьсом перебрасывает триггер 15 в нупевое состояние.

Таким образом, время CQ , в течение которого триггер 15 находится в единичном состоянии, является информацией об измеряемой температуре. Измеритепьная схема 16 представляет результат измерения в цифровой или аналоговой форме.

Использование в пирометре устройства ; восстановления однопопярных импульсов поаЬопяет расширить класс применяемых прием ников излучения. Введение вычитающего и запоминающего устройств, дополнительного ключа и блока управления ключами позволяет расширить диапазон измерения пирометро в область высоких температур (до ЗООО350О°С), так как в отпичие от известного пирометра, на точность измерения которого накладывается условие , в результате чего диапазон измеряемых температур ограничен низкотемпературной областью, формула (1) выполняется точно д;ш любого соотношения амплитудных значений импульсов

Ui и и,.

Формула изобретения

Высокотемпературный пирометр спектрального отношения, содфжащий обтюратор со

светофильтрами, приемник излучения, усилитель переменного тока, зарядную и разрядную RC-цепочки с ключами, схему сра&ненай, триггер и измерительную схему, Ьтпичающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения в области высоких температур и расширения класса применяемых приемников излучения, & него введены устройство восстановлений однополярных импульсов, вычитающее и запоминающее устройства и блок управления ключами, причем выход устройства восстановления однополярных импульсов подключен ко входу блока управления ключами, непосредственно к одному из входов вычитающего устройства и через дополнительно введенный ключ и запоминающее устройство, соединенные последовательно, - к другому входу вычитающего устройства, выход которого подключен через кпюч к разрядной RC-цепочке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Гордов П. И. Основы пиро}5етрий, М., Металлургия , 1971,.с, 37а-38О.

2.Авторское свидетельство СССР № 179033, кл. G-О1 Л 5/60, 1966.