Цифровой пирометр спектрального отношения Советский патент 1982 года по МПК G01J5/60 G01D5/12 

Изобретение относится к радиационной термометрии, точнее к устройствам измерения цветовой температуры бесконтактным методом по тепловому излучению, и может быть использовано, например, в металлургической промышленности.

Известен пирометр спектрального отношения,содержащий модулятор светового потока, состоящий из оптической системы с кадровыми окнами и обтюратора со светофильтрами, электродвигатель, приемник излучения, предварительный усилитель, ключи, пиковые детекторы с автоматическим сбросом, интегрирующие ;Р.С-цепочки,дифференциальные усилители, трехполюсные аналоговые ключи, схему сравнения, триггер со счетным входом, измерительную схему, формирователь импульсов, одновибратор 111.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому является пирометр спектрального отношения, содержащий модулятор светового потока, приемник излучения, блок синхроимпульсов,, усилитель, ключи, с(мплитудные детекторы, преобразователь логарифма отношения двух напряжений в интервал времени, состоящий из ключа, схемы сравнения и параллельной RC-цепочки, триггер,- блок задания временных интервалов и измеритель частоты f2j.

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, обусловленное большей длительностью

10 интервала времени, необходимого для подсчета импульсов, число которых пропорционально измеряемой температуре .

Цель изобретения -повышение быстро15действия пирометра спектрального отношения.

Поставленная цель достигается тем, что в пирометр, содержащий блок преобразователей интенсивности монохро20матического излучения в напряжения и блок индикации, дополнительно введены последовательно соединенные блок преобразования отношения двух напряжений в цифровой код, блок определе25ния участка аппроксимации и блок управления, состоящий из дешифратора, соединенного со счетчиком команд, распределителя тактовых импульсов, соединенного по выходам со счетчиком

30 команд и счетчиком адреса памяти. причем выход блока преобразователей интенсивности монохроматического из лучения в напряжения соединен с вхо дом блока преобразования отношения двух напряжений в цифровой код, пер вый выход последнего подсоединен к введенному блоку определения резуль тата измерения , выход которого соединен с распределителем тактовых им пульсов , а входы - с группой выходов дополнительного блока памяти и управлягойдими выходами дешифратора, второй выход - к блоку индикации, соединенному также с дешифратором, при этом выходы счетчика адреса памяти подключены к первой группе входов блока памяти, второй и третий выходы которого соединены с блоком определения участка апроксимации и распределителем . тактовых импульсов, а второй вход со счетчиком адреса памяти и дешиф ратором, управлякицие выходы дешифратора подключены к блоку определения участка аппроксимации, к блоку преобразования отношения двух напряжений в цифровой код,к блоку преобразователей интенсив-ности монохроматического излучения в напря жения и к блоку индикации. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства;на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие выполнение аппроксимации передаточной функции пирометра Цифровой пирометр спектргшьного отношения содержит блок 1 преобраз вателей интенсивности монохроматического излучения, блок 2. индикации, блок 3 преобразования отношения двух напрЯ5кенйй в цифровой код, блок 4 определения участка аппрокс мации, блок 5 определения результа ta измерения, блок б памяти, блок управления, состоящий из дешифратора 8, счетчика 9 команд, распределителя 10 тактовых импульсов, с чика 11 адреса памяти. Вместо вытекающей из закона Вина-Планка зависимости СхО/Х - /Лг) ..F(/ eh(U,/Oi)(A./Ai) . UJLa напряжения, пропордаю нальные цлотности спектральной хар актеристики излучения соответстве но на длинах волн Л и С - пост IТЛ.1 л Анная. . Действительную зависимость температуры от отнсоцения напряжений а проксимируют функцией ttilOJOi) с определенными в результате измер ния двух различных температур коэф фициентами аппроксимации А и В, на основании которой для дискретных значений tк, к О, 1, 2,..., п. о ократно вычислят соответствующие м значения (-{г , к О, 1, 2,..,, . При этом на основании, фиг. 2 нахоят аппроксимирутошую функцию для Ко у ггка iK-tK-.(U4/U2)K-(UWUa)K. K--t (u,/ai),t-() которая приводится к виду ..J. , . . i и i i vctvLO:; vw/u, /ил--ЦТ ( f Ui VUi/nl UxA-i Обозначая fc-K t-K«-K- -K-l .... Ak.. -Ьк-t. Г(Л Ak-U I a..v7u:btr{4 VUi/M получаем ,: , Для отдельных интервалов температур Ct,4 , t, определяются цифровые значения коэффициентов 0,, к 1, 2,..., п, которые вместе с вычисленными значениями (-УМ. записываются в блок б памяти и хранятся н. нем постоянно. Устройство работает следующим образом. Управляющие сигналы, определякяцие последовательность выполняемых операций, вырабатываются дешифратором 8 в соответствии с состоянием счетчика 9. Состояние счетчика 9 изменяется импульсом, поступакяцим с соответствующего выхода распределителя 10. С началом измерения температуры управляюище сигналы, вырабатываемые блоком 7, определяют последовательность выполняемых операций. Напряжения с выходов блока 1 поступают на входы блока 2, поеобразующего отношение напряжений в цифровой код. Полученный код поступает на первые группы .входов блока 5. Одновременно происходит считывание из блока б значения ---1 I , даляющего нижнюю; границу tj, интервала измеряемых температур Cto- ,} которое поступает на вторую группу входов блока 4, в котором производится сравнение действительного значения Y со значением величина () т.е. измеUt4Ui/oряемая величина меньшего нижнего предела измерения, дальшейшие операции не выполняются и на блоке 2 загорается индикатор Выход за пределы диапазона. Если т ( , зна. .Ог ЧигУо чение счетчика 11 увеличивается на единицу и происходит считывание из блока 6 значения 0, Е , (д5) дл первого участка аппроксимации, выбранные значения D и Е,, поступают соответственно на вторую и третью группы входов блока 5, а значение - на вторую группу входов Ьлока 4, в котором прсэизврдитсясравнение действительного значения -jj со значением (-щ- В случар Ж ( У1. т.е. значение W,/Ux Ua V не находится на первом участке аппроксимации, значение счетчика 11 увеличивается на единицу и происходит, считывание значений 0, В., /l2i для следующего участка аппроксимации (к 2).Такой процесс происходит до тех пор, пока не выполнится условие Щ f Ui/К ЭТОМ случае блок 4 вырабатывает сигнал, который поступа ет на соответствующий вход распределителя 10. Выработанный им тактовый импульс увеличивает значение счетчика 9 на единицу. На соответствующем выходе дешифратора 8 появляется сигнал, блокирующий считывание из блока 6. На блок 5 поступают управля ющие сигналы, по которым поступающее из блока 6 значение D перемножается с цифровым кодом отношеТГия.; ,-а результат уг ножения суммируется с поступающим из блока значением Е. На второй группе выходов блока 5 появляется од результата ,иямеЕ ения температуры t который после поступления соответЪт вующего управляющего сигнала высвечивается блоком 2.и (I Естественно, что если -с(-)у,| то измеряемая величина превышает верхнюю границу ty, диапазона измерения t в таком случае на Выход блоке 2 загорается индикатор за предел диапазона. Быстродействие предлагаемого устройства определяется временем преобразования отношения ( код и затратами времени на выполнение операции определения участка аппроксама ций, одной операции умножения и одно операции суммирования. Длительность каждой из указанных операций измеряется микросекундами. В устройстве-прототипе быстродействие определяется интервалом вр&ле ни t(kt-i -л-ti) , где ДЬ,- время, затрачиваемое на нахождение лога рифма отношения напряжений д -tin а ах,-::,, г заданн (П отрезок времени. При этом длительность интервалов времени 1Л и ДЬг измеряется единицами миллисекунд. Сопоставляя быстродействие устройства-прототипа и предлагаемого устройства можно сделать вывод, что быстродействие настоящего устройства гораздо выше. Таким образом, изобретение позволяет значительно ускорить процесс измерения цветовой температуры. Формула изобретения Цифровой пирометр спектрального отношения, содержащий блок преобразователей интенсивности монохроматического излучения в напряжения и блок индикации, отлич ающий с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены последовательно соединенные блок преобразования отношения двух напряжений в цифровой код, блок определения участка аппроксимации и блок управления, состоящий из дешифратора Соединенного со счетчиком команд, распределителя тактовых иглпульсов ,соединенного по выходам со счетчиком когланд и счетчиком адреса памяти, причем выход блока преобра- , аователей интенсивности монохроматического излучения в напряжения соединен с входом блока преобразования отношения двух напряжений в цифровой код, первый выход последнего подсоединен к введенному блоку определения результата измерения, выход которого соединен с распределителем тактовых импульсов, а входы - с группой выходов дополнительного блока памяти и управляющими выходами дешифратора, и второй выход - к блоку индикации, соединенному также с дешифратором, при этом выходы счетчика адреса памяти, подключены к первой группе входов блока памяти, второй и третий выходы которого соединены с блоком определения участка аппроксимащии и распределителем тактовых иглпульсов, а второй вход со счетчиком адреса памяти и дешифратором, управляющие выходы дешифратора подключены к блоку определения участка аппрокси:иации, к блоку преобразования отношения двух напряжений в цифровой код, к блоку преобразователей интенсивности монохроматического излучения в напряжения и блоку индикации. Источники информации, принятые во вниг 1ание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 576503, кл. G 01 J 5/00, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР 800684, кл. G 01 J 5/00, 1980.

t--

8

5 t

A n

J

L.

(V.jVt)