Устройство для регулирования нагреваСТЕКлОМАССы Советский патент 1981 года по МПК C03B5/24 G01J5/52 

Изобретение относится к производс ву стекла и может быть использовано для бесконтактного регулирования тем пературы стекломассы в печи и на выходе из питателя. Известно устройство для измерения и регулирования температуры, содержа щее объектив, пирометрическую лампу, электронную схему и блок питания 1 . Недостатком этого устройства является низкая точность измерения и регулирования температуры. Известно также устройство для регулирования нагрева стекломассы, содержащее Объектив, диафрагму, пиро метрическую лампу и приемник излучения, подключенный ко входам анализатора сигнала J2 . Недостаток такого устройства заключается в низкой точности регулирования и узком диапазоне регулирова ния. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона регулирования.- Поставленная цель достигается Тем что в устройство для регулирования нагрева стекломассы, содержащее дбъектив, диафрагму, пирометрическую лампу и приемник излучения, подключенный ко входам анализатора сигнала, введены селективный .светофильтр,полупрозрачное зеркало, окуляр, проецирующую линзу, дополнительный светофильтр, источник пульсирующего пос-. тоянного тока,/регулировочный резистор и исполнительный механизм подачи теплоагента, причем диафрагма,пирометрическая лампа, селективный светофильтр, полупрозрачное зеркало и окуляр расположены на оптической оси объектива, дополнительный светофильтр расположен между проецирующей ЛИНЗОЙ и приемником излучения, который помещен -в фокальной плоскости проецирующей линзы, пирометрическая лампа через регулировочный резистор подключена к источнику пульсирующего постоянного тока, а выход анализатора сигнала подключен к. исполнительHOf/iy механизму подачи теплоагента. На фиг. 1 показан схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - электронная схема сравнения постоянной и переменной составляющих сигнала; на фиг. 3 - спектральные интервалы длин волн для систем приемник излучения - дополнительный светофильт|э и глаз - стекло КС15.

Устройство(фиг. 1) содержит объектив 1, диафрагму 2, за которыми установлены пирометрическая лампа 3 и . селективн-ый светофильтр 4. За светофильтром расположена оптическая система, состоящая из полупрозрачного зеркала 5 и проецирующей линзы 6. В фокальной плоскости линзы 6 установлен приемник излучения 7, например кремниевый фотодиод, и дополнительный светофильтр 8. На оптической оси входного объектива 1 за полупрозрачным зеркалом 5 размещены окуляр 9 и диафрагма 10. Пирометрическая лампа 3 соединена с источником 11 постоянного пульсирующего тока с частотой пульсаций 20-50 в секунду через регулировочный резистор 12, В этой цепи установлен миллиамперметр 13.Приемник излучения соединен со входом анализатора сигнала 14 сравнения постоянной и переменной составляющих поступающего в него сигнала. Выход схемы 14 соединен с исполнительным механизмом 15 подачи те)гпоагента.

На фиг. 2 показана электронная схема сравнения постоянной и переменной составляющих сигнала, посту-, пающего с приемникаизлучения. Схема содержит RC-фильтр 16, выпрямитель 1 потенциометр 18, элемент сравнения 19, нуль-орган 20 и усилитель 21,выход KOTOpQj o соединен с исполнительным механизмом 15.

Устройство работает следующим образом.

Объектив 1 и диафрагма 2 создают изображение объекта в плоскости нити пирометр ческой лампы 3. При измерении температуры фотометрирование производится обычным способом, т.е. путем наблюдения изображений и нити сравнения, к объекта через окуляр 9 и селективный фильтр 4. Полупрозpa iHoe зеркало 5 пропускает достаточно света (например, 50%), чтобы было возможно точное уравнение яркостей, но при необходимости оно может быть выведено из поля зрения пирс- метра. питания пирометрической лампы к ней подключается источник 11 пульсирующего постоянного тока с частотой пульсаций порядка 25-50 в секунду ( источник может быть выполнен в виде простейшего однополупериодного выпрямителя переменного тока промыц1пенной частоты) . При такой частоте пульсаций мелькания незаметны для глаза и не влияют на точность фотометрирования. Регулировочный резистор 12 предназначен; для регулирования тока, протекающего через нить сравнения пирометрической лампы 3, а миллиамперметр 13 - для измерения этого тока. Так как потребляемый пирометрической лампой ток однозначно связан с температурой нити сравнения, прибор 13 может быть отградуирован в градусах температуры

Диафрагмы И и 10 служат для ограничения пучков лучей, проникающ.их в объектив и окуляр соответственно.

Для регулирования температуры открывают доступ лучам и линзе 6 (это может быть сделано поворотом не показанной на фиг, 1, заслонки, введением в ход лучей полупрозрачного зеркала 5, если при фотометрировании оно было выведено) . Отраженные зеркалом 5 лучи от объекта исследования и нити сравнения с помощью линзы 6 собираются на чувствительной поверхности приемника излучения 7, перед которым установлен дополнительный светофильтр В. Поскольку постоянная времени приемника излучения доста- , точно мала (для фотодиодов менее 0,001 с),.то на его выходе возникает сложный сиглал, состоящий постоянной составляющей(излучение объекта плюс : определенная часть излучения нити сравнения)и переменной составляющей (некоторая,часть излучения нити сравнения). При стабилизированном питании пульсирующим постоянным током переменная составляющая зависит только от положения регулятора 12,т.е.не может меняться произвольно. Постоянная составляющая сигнала, зависящая от температуры объекта исследования, из-меняется вместе с ней. Если с помощью электронной схемы разделить эт-й составляющие сигнала и,уменьшив большую из них так, чтобы при исчезновении нити были равны, то на выходе.электронной схемы разностный сигнал будет отсутствовать. При неизменном накале нити сравнения такой разностный сигнал может возникнуть только при нарушении фотометрического равновесия вследствие изменения температуры объекта. Полярность разностного- сигнала будет зависеть от того, повысилась или понизилась температура, т.е. если после достижения фотометрического равновесия наблюдатель установит схему на нуль, то в дальнейшем она сама сможет регулировать установленную температуру, выдавая соответствующий сигнал исполнительному механизму.

Блочная электронн.ая схема и прохождение-сигналов показаны на фиг.2. На фотодиод 7 направ.пяются потоки излучения от объекта EQ и от нити сравнения Eyj . Излучение объекта постоянно во времени (или меняется очень медленно), излучение нити содержит . постоянную и. переменную составляющую, соот.нощение между которыми зависит от частоты пульсаций и тепловой инерции нити. Сигнал U на выходе фотодиода представляет собой результат совместного воздействия обоих потоков. Этот сигнал поступает на КСфильтр 16, где разделяется на постоянную и переменнуюсостав. яипцие . Первая 5 подается на уравноветпч -) потенциометр 18, который имеет выведенную .наружу ручку для уменьшения сигнала в требуемом отношении при установке схема на нуль. Переменная составляющая подается на выпрямитель 17, а оттуда на элемент сравнения 19, К этой же ячейке подводится сигнал от уравновешивающего потенциометра 18. При равенстве сигналов нуль-индикатор 2 элемента сравнения 19 устанавливается на нуль. При отсутствии такого равенства стрелка нуль-индикатора отклоняется,а на выходе ячейки сравнения появляется разностный сигнал, который усиливается усилителем 21 и поступает на исполнительный механизм 15. Последний в зависимости от полярности, сигнала (т.е. в конечном счете от повышения или понижениятемпературы-объекта) включает или выключает нагревательные элементы, уменьшает или увеличивает ток в них и т.д.

Формула изобретения

Устройство для регулирования нагрева стекломассы , содержащее объектив, диафрагму, пирометрическую лампу и приемник излучения, подключенный ко входам анализатора сигнала, о т ли чающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона регулирования, в него введены селективный светофильтр, полупро рачное зеркало, окуляр, проецирующая линза, дополнительный светофильтр,, источник пульсирующего постоянного тока, регулировочный резистор и исполнительный механизм подачи теплоагента, причем диафрагма, пирометрическая лампа, селективный

0 светофильтр, полупрозрачное зеркало и окуляр расположены на оптической оси объектива, дополнительный -светофильтр расположен между проецирующей линзой и приемником излучения, 5 который помещен в фокальной плоскости проецирующей, линзы, пирометрическая лампа через регулировочный резистор подключена к источнику пульсирующего постоянного тока, а выход анализатора сигнала подкл очен к ис0полнительному механизму подачи теплоагента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство-СССР 368499, кл. G 01 J- 5/52, 1973.

2.Гордон А.Н.Основы пирометрии. М., Металлургия, 1971, с. 336 (прототип).

.ХЬ

at.f

Н

20

0. о,е

0,f8 0,70 МКМ Л

фиг. J