Способ бесконтактного измерения температуры

(51)5 О 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ . КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Институт технической теплофизики АУССР(54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к радиационной пирометрии, в частности к способам измерения температуры объектов по тепловому излучению их поверхностей, и может быть использовано в различных отраслях промышленности,Цель изобретения - повышение точности измерения.На фиг. 1 приведен график реализации способа; нафиг, 2 - схема визирования чувствительными элементами поверхности объекта измерения; на фиг, 3 - блок-схема устройства для реализации способа,Способ реализуется с помощью устройства (фиг. 2 и 3), включающего первый 1 и второй 2 идентичные параметрические чувствительные элементы, размещенные в фокусе идентичных собирающих линз 3 и 4, в полостях корпуса 5. Полости с чувствительными элементами 1 и 2 перекрыты первым 6 и вторым 7 фильтрами с различным пропусканием, имеющими тепловой контакт с корпусом 5, Чувствительные элементы 1 и 2(57) Изобретение относится к радиационной пирометрии, к способам бесконтактного измерения температуры обьектов по тепловому излучению, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается тем, что объект визируют двумя одинаковыми чувствительными элементами через фильтры различной плотности, Изменяя одинаковым образом ток в цепи обоих элементов, добиваются равенства нулю разности их выходных сигналов и по их величине определяют искомую температуру объекта. 3 ил.(например, термопреобразователи сопротивления с номинальной статической харатеристикой преобразования 50 П по ГОСТУ включены последовательно в цепь суммирующего усилителя 8, вычитающего усилителя 9 и управляемого стабилизатора 10 тока, Электрический контакт реэистивных чувствительных элементов 1 и 2 заземлен. Выход суммирующего усилителя 8 подан на вход двухполярного компаратора 11 с напряжением опор+00 п и - 00 выход последнего - на вход управляемого регистратора 12, на второй и третий входы которого поданы выход вцчитающего усилителя 9 и выход управляемого стабилизатора 10 тока, на вход управления которого подан выход суммирующего усилителя 8.Сущность способа заключается в следующем,Выходные электрические сигналы термопреобразователей Е 1, Е 2 пропорциочальны температуре объекта измерения Тх, температуре самих термоп реобразовате1696897 30 40 50 55 лей, тепловым притокам (теплосбросу) от конструкции устройства (например, корпуса) и окружающей среды. Полезная часть выходного сигнала Е 1- Е, и Е 2 - Е,Ел Ея, пропорциональны характеристикам устройства и окружающей среды, их температуре и температуре термопреобразователей Т 1, Т 2.Тогда для выходных сигналов можно записать соотношения Е 1= 11(Тх" - Т 1") + Е, Е 2 = к 2(Тх Т 2 ) + Е, (1) где 11, К 2 - коэффициенты, зависящие от характеристик объекта измерения, термопреобразователей, конструкции устройстваи - показатель степени (обычно л =: 4, 5),При Т 1 =- Т 2 и прочих равных условиях (характеристики и температура корпуса, воздуха и т,д.) Е;, = Е, Тогда из(1) Е 1 - Е 2 = 11(Тх - Т 1 ) - к 2(Тх - Т 2 ), (2) Но измерение производят при равенстве выходных сигналов термопреобразователей (Т 1 =- Т 2) при идентичности термопреобразователей). Тогда Е 1 - Е 2.-= 0 и из (2) к 1(ТхТ 1 П) = к 2(Тхл Т 2 л), (3) Так как к 1 Ф к 2, то равенство (3) справедливо лишь в одном случае, когда Т 1 =- Т 2 = ТхСпособ осуществляют следук)щим образом,Чувствительными элементами 1 и 2 визируют поверхность объекта измерения (фиг. 2). Между чувствительными элементами 1 и 2 в силу различия коэффициентов пропускания фильтров 6 и 7 возникает разность температуры, т.е. разность электрических сопротивлений чувствительных элементов (Я 11 - Я 2 )О, Суммирующий усилитель 8 усиливает разность падений напряжений на реэистивных чувствительных элемента 1 и 2 (в силу заземления электрического контакта между ними) при прохождении по ним электрического токаот управляемого стабилизатора 10 тока, Эта разность падсний напряжений пропорциональна В 11 - В 12, т.е, пропорциональна разности температуры между чувствительными элементами 1 и 2, Выходной сигнал суммирующего усилителя 8 поступает на вход двухполярного компаратора 11, где сравнивается с щпряжением опор +Оол и -Ооп, а также на вход управления управляемого 5101 с;20 стабилизатора 10 тока и в случае Т 1 - Т 2О, т,е. В 11 - В 2О, обеспечивает повышение тока на выходе управляемого стабилизатора 10 тока, что приводит к разогреву резистивных чувствительных элементов 1 и 2, их температура повышается, разность температуры между ними снижается, снижается и разность электрических сопротивлений Вц - Я 2, и при токе 1 х стремится к нулю, При этом выходной сигнал суммирующего усилителя 8 оказывается в пределах опор+Ооп и -Ооп двухполярного компаратора 11, который, воздействуя на управляемый регистратор 12, обеспечивает регистрацию в нем тока 1 х в цепи чувствительных элементов 1 и 2 и выходного сигнала 1.х вычитающего усилителя 9, Сигнал Ох пропорционален сумме падений напряжений на резистивных чувствительных элементах 1 и 2 (в силу заземления электрического контакта между ними), т.е, пропорционален сумме электрических сопротивлений чувствительных элементов 1 и 2 ( Вх 1 + Вх 2) при тОкЕ 1 х, т,е; Вх 1 + Ях 2 = 2 Ях = 1(х, Ох),а Тх 1 ф Ях)Функция ф определяется из градуировочных таблиц по ГОСТУ или из акта метрологических исследований статической характеристики преобразования чувствительных элементов 1 и 2, В случае, если В 11 - Я 2О, т,е,(Т 1 - Т 2)О, выходной сигнал суммирующего усилителя 8, воздействуя на вход управляемого стабилизатора 10 тока, обеспечивает снижение токав цепи чувствительных элементов 1 и 2, При этом вследствие теплообмена чувствительных элементов 1 и 2 с корпусом 5 и средой (воздухом) в полостях корпуса их температура снижается и (Я 1- Я 2) О, это продолжается до фиксирования (Вэ 1 - Я 2) = О, когда ток 1 х в цепи чувствительных элементов 1 и 2 стабилизируется и двухполярный компара, тор 11 позволяет регистрацию 1 х и Ох в управляемом регистраторе 12, т,е. регистрацию Тх.Преимущества изобретения по точности измерения и простоте реализации позволяют рекомендовать егодля практического использования при бесконтактном измерении температуры объектов в различных отраслях народного хозяйства,Формула изобретения Способ бесконтактного измерения температуры, включающий визирование поверхности объекта измерения двумя чувствительными элементами, отслеживание раз 1696897ности выходных сигналов чувствительных элементов, изменение электрического тока в цепи одного из чувствительных элементов до обеспечения равенства нулю отслеживаемой разности и последующую регистрацию выходных сигналов чувствительных элементов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, используют идентичные чувствительные элементы, а поверхность объекта визируют ими через два фильтра с различными коэффициентами пропускания, подают в цепи чувствительных элементов одинаковый электрический ток, осуществляют изменение электри ческого тока в цепях обоихчувствительных элементов, а при достижении равенства нулю отслеживаемой разности выходных сигналов регистрируют температуру хотя бы одного чувстви тельного элемента.:оставитель А.Трухановехред М.Моргентал Редактор И.Ш орректор Н.Коро Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аз 4298 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5