Диафрагмирующее устройство для пирометров излучения Советский патент 1979 года по МПК G01J5/08 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовано для измерения равномерно усредненных по площади визирования лучистого потока или температуры неизотермической поверхности. Известно диафрагмирующее устройст во для пирометров, включающее по крайней мере три последовательно рас положенные -по ходу лучей диафрагмы 1 Однако такие устройства не позволяют измерить с помощью пирометров лучистый тепловой поток или температуру, равномерно усредненные по площади визирования неизотермической по верхности. Такие значения равномерно усредненных по площади визирования лучистых тепловых потоков необходимы например, для определения направления изотермических линий, вектора теплового потока и градиента температурного поля. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей пирометров за счет измерения равномерно усредненных по площади визирования лyчиctoгo теплового потока или темпе ратуры неизотермической поверхности. Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом диафрагмирующем устройстве плоскость средней диафрагмы, меньшая, чем диафрагмы, расположена под углом к плоскости крайних диафрагм, причем ее целтр размещен в точке пересечения предельных лучей, ограниченных упомянутыми диафрагмами. На фиг. 1 представлено диафрагмирующее устройство пирометров излучения для измерения равномерно усредненных по площади визирования лучистого теплового потока или температуры неизотермической поверхности, установленной своей продольной осью перпендикулярно к такой поверхности.1 Фиг, 2 относится к доказательству невозможности равномерного усреднения по площади визирования измеряемого лучистого потока или температуры неизотермической поверхности диафрагмирующим устройством пирометра с поперечным пережимом.минимальных размеров при расположении проходного отверстия поперечного пережима перпендикулярно продольной оси пирометра при условии, когда пирометр установлен своей продольной осью под углом менее 90° к поверхности визирования. На фиг. 3 представлена схема к выводу уравнения диафрагмирующего устройства. На фиг. 4 представлено диафрагмирующее устройство пирометра для .измерения равномерно усредненных по площади визирования лучистого теплового потока или температуры неизотермической поверхности, установленной своей продольной осью под углом менее 90. к такой поверхности. На фиг. 5 представлено диафраг1 1и рующее устройство пирометра для измерения равномерно усредненных по площади визирования лучистого теплового потока или температуры неизотермической поверхности, установленной своей продольной осью перпендикулярно или под углом менее 90 к такой поверхности. Устройство работает следую дим образом. Для измерения пирометр устанавливают перпендикулярно или под углом менее 90 к поверхности визирования (в зависимости от того, для работы под каким углом он рассчитан). Диафрагмирующее устройство 1 служит для ограничения лучистого теплово о потока, испускаемого поверхностью 2 объекта измерения в полусферу в опре деленном угле визирования и равномер ного усреднения теплового потока по площади визирования. Выходной сигнал пропорционален усредненному по площади визирования лучистому тепловому потоку, испускаемому неизотермической поверхностью (при условии линейности характеристик приемника излучения) . Правомочность такого усреднения настоящим диафрагмирующим устройством с поперечным пережимом минимальных размеров, расположенным перпендикулярно продольной оси пирометра, при установке самого пирометра перпендикулярно к поверхности, подтверждается фиг.1. . Однако при расположении пирометра, изображенного на фиг.1, под углом к поверхности визирования, как следует из фиг.2, равномерность усреднения лучистого потока по площади визирования нарущается. В этом .случае элемент ЛВ видит прием.ник излучения под большим углом, че элемент ДВк. Действительно, теплооб мен между элементси ш датчика и площади визирования для плоскостной за дачи в зависимости от расстояния ме ду ними R (при температуре объекта, намного большей температуры приемни ка излучения, т.е. 1 ) на фиг.3 выразится: а Е Не ео4 И оз Ф,, cos Фд / R Ке боТо clBdВсобФ,-( j где Е - выходной сигнал Кв удельная чувствительность приемника излучения, вх/мг db - элементарный участок приемника излучения, м ; dB - элементарный участок поверхности визирования, Ч - угол между нормалью к элементу db и R; Pg - то же между dB и R. При Тоб л db, dB, Ф и Rfconst значение пропорционально l/R. Из уравнения (1) следует, что зависимость d Е от 1/R можно скорректировать изменением db, dB и (или) cosRf, Тогда уравнение такого сложного функционального диафрагмирующего устройства для соблюдения условия const выразится: созФ1 (1/R) где М - постоянный множитель; созф var или (l/R) х-де M-J- постоянный множитель; , или d E MedbdB созФ (1/Н) (4) где HQ - постоянный множитель . Коррекция с помощью созФ / т.е. расположения поперечного пережима минимальных размеров под углом к продольной оср пирометра, представлена на фиг.5. Для dbdB диафрагмирующее устройство выполняют из элементарньгх диафрагм с различными углами визирования и направления их продольных осей (фиг.4) . Изложенные вЕЛие случаи были рассмотрены для простоты без применения конденсирующих устройств. НсАСТоящее диафрагмирующее устройство для пирометров излучения использовано в приборе для контроля теплообмена в пламенном пространстве ванной стекловаренной печи. Формула изобретения Диафрагмирующее устройство для пирометров излучения, включающее по крайней мере три последовательно расположенные по ходу лучей диафрагмы, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей пирометров за счет измерения равномерно усредненных по площади визирования лучистого теплового потока или температуры неизотермической поверхности, плоскость средней диафраггвл, выполненной по размеру меньшей, чем крайние диафрагмы, расположена под углом к плоскости крайних диафрагм, причем,.ее центр размещен в точке пересечения предельных лучей, ограниченных упомянутыми диафрагмами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Катыс Г.П. Информационные сканирующие системы, М., Машиностроение, 1975, с. 315-316.