Устройство для дистанционного измерения температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K11/12 G01J5/60 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение отнооится к области температурных изм ерений л может . нспользовано для оперативного контроля температур в различных отраслях техники, например для оперативного контроля температурНых режимов элементов и )злов радиоэлектронной аппаратуры при проведении испытаний, тех1нологическом контроле и настройке.

. . , Известно устройство для дистанционного измерения температур, содержащее термодатчик, источник белого света, спектральный элемент {1}.

Однако это устройство не обеспечивает высокой точности измерения температуры.

Наиболее близ,ким По технической сущности является устройство для ди,станцио«ного измерения температуры, содержащее капал наблюдения, эталонный канал, включающий источник белого света, спектральный злем-ент и диафрагму, систему совмещения полей зрения обоих ка«алов и поворота лучей, термодатчик 2.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения температуры, ниакая надежность устройства, что связано с наличием отдельного источника света, затрудняющего виз1И,рование устройства на термодатчик, с малым углом визирования устройства, различным характером структуры ПОЛЯ сравнения и изображения термодатчика, (вызванного применением различных источников света для осветителя и эталона.,

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры и надежности устройства.

Поставленная щель достигается тем, что в устройство введен объектив, ра,сположен10«ый между источйико:М белого света и термодатчиком, система совмещения полей зрения обоих каналов и поворота лучей выполнена в виде матового стеклянного экрана с прямоугольной призмой, располо15женной Л1ежду спектральным элементом и экраном, причем спектральный элемент выполнен в виде Набора полосовых фильтров, З становленных с возможностью перемещения.

20

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 -, спектральный элемент устройства; на фиг. 3 - вид матового стеклянного экрана устройства при визировании его на термодатчиК.

Устройство содержит корпус I, ручку 2,

25 курок 3, микропереключатель 4, линзу эталонного канала -5, источник белого света 6, объектив 7 с оправой 8 и диафрагмой 9 и стопором JO оправы, спектральный элемент /Л выполненный В виде бараба.на с «або30

ром оптических фильтров 12, фиксатор бара1бана (подпружиненный шарик -t матрица ми :в барабане) 13, тобус 14, матовый стеклянный экран 15, -TipHMOyrojibHyio призму ,16, диафрагму эталонного ка«ала 17, изооптический термодатчик IS, который располагается на объекте, температуру которого контролируют, «апример, печатной плате ,19 с полупроводниковыми элементами 20.

Устройство выполнено в виде трубчатого корпуса / С ручкой 2, в которую встроен курок 3 с мнмропереключателем 4. В задней части корпуса расположены конденсорная Л1инза эталойного канала 5 и источник белого света -6. ,В передней части корпуса расположен объектив 7, положение которого вдоль оси фиксируется стопором 10. На верхней грани корпуса при помощи осевого винта закреплен спектральный элемент 11 с набором оптических фильТ|ров 12 и фиксатором 13. На той же грани .корпуса / закреплен тобус 14, внутри которого закреплен односторонний матовый стеклянный экран (матовой поверхностью к операто.ру), -на котором в нижней его части расположена (приклеена) прямоугольная призма 16, а на нижней поверхности тобуса вырезана спектральная диафратма 17.

Пространственное расположение оптических фильтров 12 по отношению к. фиксатору 13 и спектральной диафрагме эталонного канала таково, что позволяет включать в эталонный канал сразу по два фильтра (со сдвигом на один при каждом повороте (шаге) барабана).

Устройство работает следующи м образом.

Включив прибор в сеть, нажимают курок 3, при этом включается лампа 6. Свет от лампы 6 направляется по двум каналам, каналу освещения - наблюдения и каналу эталонного источника.

В канале .наблюдения луч света от лампы 6 при помощи объектива 7 0 бразует параллельный пучок 21 белого света, который направляется на изооптичесвий термодатчи.к 18. Пройдя сквозь изооптический термодатчик, белый л)ч света диффрагирует на изооптической смеси, отражается от задней зеркальной поверхности термодатчика. В зависимости от температуры объекта луч одного из цветов спектра проходит сквозь него беспрепятственпо, а остальные цветные компоненты рассеиваются системой. Цветной луч 22, отраженный от датчика, попадает на матовый стеклянный экран ,15. Перемещением устройства цветной луч подводится к призме 16 для определения его ивета.

В эталонном канале при помощи линзы 5, в фокусе которой находится источник света 6, создается па.раллельпый пучок света, просвечивающий одновременно два п,пртпгЬилкт,пя Спясположенные рядом по

спектру) и проектируя ла матовый экран 15 два .цветных йзображения 23 светофильтров яри помощи прямоугольной призмы .16. Переключая барабан, оператор находит такую пару светофильтров, для которой цвет датч,ика на экране находится либо )в спектральном интер;вале между цветами изображений светофильтров, либо точно совпадает с одним из них. По номерам светофильтров однозначно определяется температура объекта.

Набор светофильтров для спектрального элемента выбирается таким , образом, чтобы, с одной стороны, учесть разрешаю5 щую чувствительность глаза по спйктру и твмпературно-спектральную характеристику датчика, а с другой - избежать таких сопутствующих процессам сравнения близких по цвету изображений эффектов, как 0 метамаризмы цветов (различные по спектральному составу цвета воспринимаются глазом как одинаковые) и явление Ма.ксвелла (появление темного пятна на совмещенных полях, близких по цвету). 5 iC целью исключения этих эффектов и обеспечения разрещаюш,ей способности по температуре размер изображения светофильтров эталонного канала и термодатчика на матовом стекле имеет размеры бо0 лее двух угловых минут и расстояние меж,ду изображениями светофильтров равно одному днаметру изображения. Кфая видимого диапазона (где раз.решение глаза минимально) не используются, а рабочий 5 диапазон (420-650 нм) перекрывается набором из 16 светофильтров со средним интервалом между условными центрами линий пропускания 15 нм (18 нм в красной области и 12-.11 в сине-фиолетовой). 0 Типичным набором, обеспечивающим точность измерения не хуже 0,,4° С, является набор из цветных паспортизованных фильтров КС-13 (толщиной 1 мм), КС-II (1,5 мм), ОС-14 (1,5 мм), ОС-12 45 (1,5 мм), (1,5 мм), ЖЗС9 (1 мм), ЖЗС13 (1 мм), ЗС-liO (1 мм), СЗСЗ (1,5 мм), С:ЗС9 (1,5 мм), СС5 (1,5 мм), СЗС-20 (1,5 мм), СС15 (1 мм), С7 (1 мм).

Наличие в устройстве стеклянного ма0 тового экрана позволяет быстро находить цветной луч объекта и выводить его в район ра.сположения призмы сравнения.

Встроенный Источник света, примененный в устройстве, обеспечивает работу 55 устройства в любом положении по отнощению к объекту измерения.

Повышение точности из мерения температуры обеспечивается также возможностью четко отделить на матовом стек0 ляннам экране цветной луч от белого луча, отраженного от верхней стенки датчика (что затруднено в прототипе).

Работа с устройством проста и не Tipeбует от оператора специальной -подготовки

5 и тренировки, что при (высокой точности

измерений на объектах обеспечивает значительное сокращение времени ;и увеличение достовериости измерений в процессах настройки, испытаний, контроля и тепловой дефектоскопии аппаратуры.

Формула изобретения

Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее канал наблюдения, эталонный канал, включающий в себя источник белого света, спектральный элемент и диафрагму, систему совмещения полей зрения обоих каналов и поворота лучей, термодатчик, отличающееся тем, что, с целью повыщ-ения точности измерения температуры и надежности устройства, ,в него введен объектив, располоSU: A

фиг 2

женный между источником белого света и терМОдатчиком, система совмещения полей зревия обоих каналов и поворота лучей выполнена в виде матового стеклянного экрана с прямоугольной призмой, расположенной между спектральным элементом и экраном, причем спектральный элемент вы полнен в виде набора полосовых фильтров, установленных с возможностью перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 445853, кл. G 01 J ЗЮО, 04.11.72.

2.Авторское свидетельство СССР №445852, кл. G 01 J 3/00, 04.11.72 (прототип).

/4

13 12

t-j

, ,

А Ы

Фиг,з