Устройство для измерения температуры

(9) 5)5 6 01 ) 5/60 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ венное объеди рометрии, - М.: 5. 53, ЕРЕНИЯ ТЕМк измерительтройствам для емпературы по и может быть павой и металшленности для скаленной мася - повышение 0 0(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относитсной технике, а именно к убесконтактного измеренияинфракрасному излучениюиспользовано в электроламлургической отраслях промизмерения температуры расы в печах. Цель изобретен точности измерений, Суть изобретения заключается в разложении спектра исследуемого излучения с помощью монохроматора 1 и определении длины волны, при которой интенсивность излучения на выходе монохроматора 1 максимальна. Управление электродвигателем 2 монохроматора 1 осуществляется с помощью блока 4 управления направлением вращения, который после прохождения максимума с помощью пеового 20 и второго 21 блоков включения изменяет направление вращения электродвигателя 2, а также после второго прохождения максимума с помощью третьего блока 22 включения осуществляет отключение напряжения питания электродвигателя 2 на время, задаваемое с помощью третьей схемы 25 выдержки времени, Кроме того, с помощью блока 5 вычисления температуры в соответствии с законом Вина определяется температура исследуемого объекта, 1 ил,5 10 15 20 25 30 35 40 45Ф 50 55 Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам длябесконтактного измерения температуры поинфракрасному излучению, и может бытьиспользовано в электроламповой и металлургической промышленностях при измерении температуры раскаленной массы впечах,Цель изобретения - повышение точности измерений,На чертеже привецена функциональнаясхема устройства.Устройство для измерения температуры содержит монохроматор 1 с электродвигателем 2, приемник 3 излучения, блок 4управления направлением вращения электродвигателя 2 и блок 5 вычисления температуры, Монохроматор 1 содержит входнующель 6, светофильтр 7, параболическое зеркало 8, призму 9, поворотное зеркало 10,плоское зеркало 11 и выходную щель 12,Приемник 3 излучения выполнен в виде фотоприемника 13, резистора 14 нагрузки иисточника 15 постоянного напряжения,Блок 4 управления содержит диод 16, запоминающий конденсатор 17, пороговый элемент 18, счетный триггер 19, первый 20,второй 21 и третий 22 блоки включения напряжения электродвигателя 2, причем третий блок 22 включения напряжениявыполнен, например, в виде первой 23, второй 24 и третьей 25 схем выдержки времени,схемы 26 совпадения и блока 27 реле, Крометого, блок 4 управления содержит блок 28перезарядки запоминающего конденсатора17. Блок 5 вычисления температуры выполнен, например, в виде первого 29 и второго30 потенциометров, логарифмического 31 иинтилогарифмического 32 усилителей,Устройство работает следующим образом.Излучение от расплавленной массы из. печи (не показана) по кварцевому илисапфировому световоду (не показан) поступает на входную щель 6 монохроматора 1. Спомощью монохроматора 1 осуществляетсяразвертка спектра исследуемого излучения,Поступившее на входную щель 6 излучениечерез светофильтр 7, параболйческое зеркало 8, призму 9, поворотное зеркало 10,вновь через параболическое зеркало 8, плоское зеркало 11 и выходную щель 12 поступает на вход приемника 3 излучения. Приэтом при вращении поворотного зеркала 10электродвигателем 2 на выходе монохроматора 1 изменяется интенсивность излучения в зависимости от выделенной длиныволны исследуемого излучения.Управление работой электродвигателя2 осуществляется следУющим образом, Например, при включении устройства монохроматор 1 работает в сторону увеличения длины волны,. при этом интенсивность излучения на его выходе увеличивается, это приводит к уменьшению сопротивления фотоприемника 13, что приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 14 нагрузки, вызванному протеканием тока от источника 15 постоянного напряжения. Увеличение падений напряжения на резисторе 14 нагрузки приводит к открытию диода 16 блока 4 управления направлением вращения и запоминающий конденсатор 17 начинает заряжаться, Процесс заряда запоминающего конденсатора 17 продолжается до тех пор, пока падение напряжения на резисторе 14 нагрузки увеличивается,После прохождения максимума интенсивности излучения, который соответствует температуре исследуемого объекта, с дальнейшим увеличением длины волны интенсивность излучения начинаетуменьшаться сопротивление фотоприемника 13 увеличивается, что приводит к уменьшению падения напряжения на резисторе 14 нагрузки. При этом напряжение на аноде диода 16 становится меньше напряжения на его катоде и диод 16 закрывается, а на запоминающем конденсаторе 17 хранится напряжение, соответствующее максимальному значению интенсивности излучения. При дальнейшем увеличении длины волны интенсивность излучения на входе приемника излучения 3 уменьшается, следовательно, напряжение на его выходе также уменьшается. При достижении напряжением на выходе приемника излучения 3 величины, равной величине напряжения, при котором срабатывает пороговый элемент 18, на выходе последнего формируется сигнал, по которому счетный триггер 19 изменяет на первом и втором выходах логическое состояние на противоположное, а также срабатывает блок 28 перезарядки. Блок 28 перезарядки шунтирует диод 16, при этом напряжение на запоминающем конденсаторе 17 уменьшается до напряжения, равного падению напряжения на резисторе 14 нагрузки. Кроме того, пороговый элемент 18 переходит в исходное состояние, в блок 28 перезарядки выключается,При изменении логического состояния на первом и втором выходах счетного триггера 19 происходит переключение направления вращения электродвигателя 2, а следовательно, и поворотного зеркала 10 монохроматора 1 путем включения первого 20 и отключения второго 21 блоков включения напряжения, если, например, на первом20 25303540 выдержки времени, Значение выдержки времени первой 23 и второй 24 схем выдержки времени выбрано немногим больше, чем интервал времени между двумя срабатываниями порогового элемента 18 при прохождении максимума, т,е. полупериода автоколебаний, Поэтому при втором прохождении. максимума интенсивности излучения на выходе монохроматора 1 на первом и втором входах схемы 26 совпадения присутствуют электрические сигналы, В этом случае на ее выходе формируется сигнал, по которому запускается третья схема25 выдержки времени, и по сигналу с ее выхода срабатывает блок 27 реле, который отключает напряжение от электродвигателя 2, При этом на выходе монохроматора 1 4550 выходе счетноо триггера 19 присутствует сигнал логической единицы, а на втором - логического нуля. 8 противном случае первый блок 20 включения напряжения отключен, а второй блок 21 включения напряжения включем,Изменение направления вращения электродвигателя 2 приводит к изменениюсканирования исследуемого излучения всторону уменьшения длины волны, что приводит к увеличению интенсивности излучения на выходе монохроматора 1, следовательно, к увеличению падения напряжения на резисторе 14 нагрузки и увеличению напряжения на. запоминающемконденсаторе 17. При переходе через максимум диод 16 закрывается, при уменьшении падения напряжения на резисторе 14нагрузки срабатывает пороговый элемент18, что вновь приводит к включению блока 28 перезарядки и изменению логического состояния на первом и втором выходахсчетного триггера 19. При этом направление вращения электродвигателя 2 изменяется на противоположное.Таким образом, монохроматор 1 переходит в автоколебательный режим околоточки, соответствующей длине волны исследуемого излучения, при которой интенсивность излучения на выходе монохроматора 1 максимальна, Переход два раза за заданное минимальное время через максимум определяет автоколебательный режим монохроматора 1. Он задается с помощьютретьего блока 22 включения напряженияследующим образом.По сигналам с вторых выходов первого20 и второго 21 блоков включения напряжения, поступающим на входы первой 23 и второй 24 схем выдержки времени третьегоблока 22 включения напряжения соответственно, схема 26 совпадения сравнивает сигналы с выхода первой 23 и второй 24 схем интенсивность излучения близка к максимальной, Через заданное время срабатывает третья схема 25 выдержки и блок 27 реле вновь подключает напряжение к электродвигателю 2, который начинает вращать поворотное зеркало 10, продолжив тем самым развертку спектра исследуемого излучения.Определение температуры исследуемого обьекта осуществляется с помощью блока 5 вычисления температуры следующим образом. Положение вала электродвигателя 2 соответствует величине напряжения, снимаемого с первого потенциометра 29. Прологарифмировав величину этого напряжения с помощью логарифмического усилителя 31 и вычитая полученное значение напряжения из заданного вторым потенциометром 30 постоянного напряжения на выходе антилогарифмического усилителя 32 в соответствии с законом Вина, получают напряжение, величина которого пропорциональна температуре исследуемого обьекта.Таким образом, обеспечивается повышение точности измерения за счет исключения длительного автоколебательного режима вокруг максимума.Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее оптически сопряженные приемник излучения и монохроматор с электродвигателем, блок вычисления температуры, связанный с электродвигателем, и блок управления направлением вращения, первый вход которого соединен с первым выходом приемника излучения, а первый выход - с первым входом электродвигателя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, блок управления направлением вращения выполнен в виде диода, запоминающего конденсатора, последовательно соединенных порогового элемента и счетного триггера, первого, второго и третьего блоков включения напряжения и блока перезаряда запоминающего конденсатора, при этом анод диода, являющийся первым входом блока управления направлением вращения, соединен с входом порогового элемента и выходом блока пере- заряда запоминающего конденсатора, вход которого соединен с выходом порогового элемента, катод диода соединен с общей шиной устройства и первой обкладкой запоминающего конденсатора, вторая обкладка которого является вторым входом блока управления направлением вращения, прямой и инверсные выходы счетного триггера соединены с входами первого и второго блоков включения напряжения соответственно, первые выходы которых являются первым и вторым выходами блока управления на1696899 Составитель А.Леви Техред М.Моргентал Корректор Н,Король Редактор И,Шулла Заказ 4298 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 правлением вращения соответственно, соединенные с первым и вторым входами электродвигателя, причем третий блок включения напряжения выполнен в виде первой, второй и третьей схем выдержки времени, схемы совпадения и блока реле, при этом входы первой и второй схем выдержки временй соединены с вторыми выходами времени первого и вто. рого блоков включения напряжения, выходц которых соединены с первым и вторым входами схемц совпадения соответственно, вцход схемы совпадения через третью схему выдержки времени соединен с входом блока реле, выход которого, соединенный с третьим входом электродвигателя, является выходом третьего блока включения напряжения, блок вычисления температуры выполнен в виде первого потенциометра, подвижный контакт которого соединен с входом логарифмического усилителя второго потенциометра, выход которого соединен с входом антилогарифмического усилителя. а вход - с выходом логарифмического усилителя, причем подвижный контакт первого потенциометра 5 связан с электродвигателем, приемник излучения выполнен в виде фотоприемника, реэистора нагрузки и источника постоянного напряжения, плюсовой вывод которого соединен с первым выводом фотоприемни ка, второй вцвбд которого через резисторнагрузки соединен с минусовым выводом источника постоянного напряжения, при этом точка соединения первого вывода резистора нагрузки и второго вывода фото приемника является первым выходомприемника излучения, вторым выходом которого является точка соединения второго вывода резистора нагрузки и минусового вывода источника постоянного напряже ния.