Способ измерения температуры среды в лучистом потоке Советский патент 1980 года по МПК G01J5/12 

1

Изобретение относится к технике измерения температуры и может быть использовано для измерения температуЕ л среды, нагреваемой лучистым потоком, например, температурам диапозитивов в проекционных системах, температуры линз и других оптических элементов температуры деталей в товках паровых котлов, температурял воздуха в тени (при наличии рассеянного лучистого потока) и на солнце.

Известны способы измерения температур с учетом погрешности те млопар только в отсутствии лучистого потока, например, при измерении в магнитном поле 1,

Температуру объектов, HarpeBaeNftax лучистым потоком, определяют либо расчетным путем, либо измеряют с помощью те рмоп ар.

Наиболее близким техническим решением является способ измерения температуры среды в лучистом потоке использующий экранирование термопары 2. Этот способ,предназначенный для повышения точности измерения температуры в топках паровых котлов, заключается в том, что рядом с термопарой устанавливается постоянный экран (в первом случае - пластина.

во втором - наконечник), предотвращающий прямое попадание лучистого потока на чувствительный элемент термопары.

Недостатком известных способов является их низкая точность,вызванная тем, что во-первых, постоянный экран закрывает и часть среды, температуру которой измеряют, вследст10вие чего искажается температурное поле среды в месте контакта с нею термопары; во-вторых,не исключается попадание на термопару рассеянного лучистого потока; в-третьих, постоян15ный экран,нагреваясь, сам служит источником вторичного (вредного) излучения, попадающего на термопару. и искажающего ее показания;точность: измерения температуры зависит от

20 материала и геометрической формы экрана, а также от чистоты обработки чувствительного элемента термопары. Постоянный экран не может дать высокую точность измерения темпера25туры в случае большой разницы коэффициентов поглощения среды и термопары, например, при измерении температурял стекла.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.

Псютавленная цель достигается тем что в фиксируемый момент времени экранируют от лучистого потока термопару вместе с исследуемой средой, регистрируют изменение температуры охлаждающейся термопары во времени, определяют границу ускоренного и замедленного режимов охлаждения термопары (первый - остывание перегретой лучистым потоком термопары до температуры среды, второй - охлаждение термопары вместе со средой) и по характеру изменения температуры в замедленном режиме охлаждения судят о значении температуры исследуемой среды в момент .экранировки лучистого потока.

На фиг,1 изображено устройство, иллюстрирующее реализацию предлагаемого способа на фиг.2 - зависимость температуры спая термопары -от времени; на фиг.З - реальная,, записанная прибором, кривая зависимости температуры от времени.

Устройство {фиг.1) представляет собой часть оптического узла проектора и содержит термопару 1, помещенную между двумя диапозитивами 2 и подключенную к записывающему прибору 3, лампу 4, посылающую через Конденсатор Ь лучийтый поток на диапозитивы 2 и непроницаемую шторку 6, которая может в любой момент времени перкрыть лучистый поток. Шторка 6 может быть любой формы и из любого материала при условии, что за время регистрации температуры охлаждающейся термопары (от t до t,, фиг.2) лучистый поток исследуемого диапазона не пройдет через нее или не будет воздействовать на термопару.

Способ реализуется слетающим образом.

Вначале фиксируются с помощью записывающего прибора показания термопары, спай которой расположен на поверхности исследуемой среды и облучается вместе с ней лучистым потоком Затем быстро перекрывается непроницаемой шторкой падакмдий лучистый поток. При этом записывающий прибор регистрирует убывание температури спая. Зависимость температуры спая термопары от времени (фиг.2) состоит из трех участков 1, 2 и 3. Участок 1 характеризует суммарную температуру TC - температуру среды и перегрев TepMonajsd от непосредственного воздействия на нее лучистого потока. Пере1 Л1тие лучистого потока непроницаемой шторкой в момент врюмени t (на кривой ему соответствует точка А), приводит к охлаждению термопары и среды с разными скоростями За счет малой теплоемкости термопары охлаждение перегретого спая термопары до температуры среды (на кривой

очка Б) происходит сравнительно ыстро (участок 2), в то время как стывание Сс1мой среды (зависящее т условий охлаждения) происходит начительно медленнее (участок 3), а участке 3 за время от t до t р, температура спая изменяется так же, как и температура среды.

Поскольку остывание среды подчиняется одной и той же закономерности ля всех моментов времени, начиная с момента перекрытия лучистого потока, t, можно экстраполяп 1ей участка 3 кривой определить положение точки В и найти, таким образом, действительную (невозмущенную) температуру Тд среды в момент перекрытия лучистого потока. Таким образом, способ позволяет определить температуру среды с учетом погрешностей, вызванных перегревом термопары лучистом потоком.

Использование способа измерения температугхл среды в лучистом потоке обеспечивает по сравнению с существуквдими способами следующие преимущества:

возможность получения действительной температуры среды с повышенной точностью, близкой к точности, определяемой классом измерительного прибора

возможность исследования влияния различных участков спектра на тепловой режим среды;

возможность определения погрешностей термопар при измерении температур в лучистом потоке, что особенно важно в современном оптическом приборостроении с использованием излучателей больших энергий.

Формула изобретения

Способ измерения температуры среды в лучистом потоке, использующий экранирование термопаЕ а, отличающийся тем,что,с целью повышения точности,измерения температуры,в фиксируемый момент времени экранируют от лучистого потока термопару вместе 5 с исследуемой средой, регистрируют изменение температурил охлаждающейся термопары во времени, определяют границу ускоренного и замедленного режимов охлс1ждения термопары и по характеру изменения температуры в замедленном режиме охлаждения судят о значении температуры исследуемой среды в момент экранировки лучистого потока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №481792, кл. G 01 К 7/02, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР «463009, кл. G 01 К 7/02, 1973.

Фиг /

TC То

ЯРГНЯ Фыг 2

t4tK

tn

NIUH.