Пирометр спектрального отношения

/60 осударственна 1 й комитетСаветв Мииистрев СССРпв делам иаоеретвиийи втира 1 тий ПриоритетЗуб С. Семенистый П Крышев 71) Заявите ико-механический институт АН Украинской ССР(54) ПИРОМЕТР СПЕКТРАЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ иной интервал, согласно волн во жению; Угя времени интегрир цирующей цепочек ия, пропорциональнь нтенсивностям излу шей и гд остоянна дифферен апряжен ческим и на двухдол жно 11 игхроматиобъектапри это мон ния твенно,Цдлинах волн соот соблюдаться усло ЦгЦед зобретения - повышение ност мых темперау Поставленна тся тем что енциальных ициентами усиговых ключа,ь достига два диффе в пирометр введет усилителя с едини ыми коэ т ения. цепочкам, и схему сНедостатками это ся невысокая точнос назон измеряемых т лено методической и ных; два трехлолироватедь импые входы ди ения являютнный диа -то удьсов и однофференциал ьных форм Перв го пиреметраь и ограни теле е входытег рируюши то дам лючены ко вх ходам соотвеепочек, Вход йС-цепочек ч од емператур,огрешностьюохроматичеобьекта на ов- зоо обус их ин иэ ин тствуюшк вь ЙС-ц преобр их инте тегрируюватель имвания отношения мо сивностей излучени ах 25 ши 22) Заявлено 01,03,76 21) 2с присоединением заявкиИзобретение относится к радиационнойпирометрии, точнее к технике измерения,высоких температур бесконтактным методомпб тепловому излучению. Известны пирометры спектрального от ношения 111, которые определяют цветовую температуру путем измерения логарифма отношения монохроматических интенсивностей излучения объекта на двух длинах волн,Известен также пирометр 2 , содержащийО приемник излучения, усилитель, обтюратор со светофильтрами, две накопительные ЙС- цепочки, два ключа посредством которых накопительные И -цепочки подключаются к выходу усилителя, дифференцируюшую и ин тегрирующую цепочки, подключаемые с помошью двух ключей к накопительным БСрения и расширение диапазона измеряепульсов соединен со входом установки триггера в начальное состояние и входом одновибратора, выход которого подключен к входу измерительной схемы совпадения. Первыйи второй полюса одного трехполюсного аналогового ключа соединены соответственнос выходами. интегрирующих ЯС-цепочек, Первый и второй полюса другого трехполюсногоаналогового ключа подключены соответственно к выходам дифференциальных усилителей,третьи полюса трехполюсных ключей соединены совходам схемы сравнения. Входытрехполюсных ключей, управляющие замыка-.нием первого и третьего полюсов, подключены к одному выходу триггера, а с другим 15его выходом соединены входы трехполюсныхключей, управляющие замыканием второго итретьего полюсов каждого трехполюсногоключа,На чертеже показана функциональная схе 6ма предложенного пирометра,Пирометр содержит модулятор 1 светового потока, состяший из оптической системы 2, с кадровыми окнами 3 и обтюратора 4 со светофильтрами, электродвигатель 5, приемник 6 излучения, предварительный усилитель 7, ключи 8-13, пиковые детекторы 1415 с автоматическим сбросом,интегрирующие КС-цепочки 16,17, дифференциальные усилители 18, 19 с единичными ЭОкоэффициентами усиления, трехполюсные аналоговые ключи 20, 21, схему 22 сравнения,триггер 23 со счетным входом, измерительную схему 24, формирователь 25 импульсовЭ 5и одновибратор 26.Принцип действия пирометра основан натом, что образуют экспоненциально возрастающие и экспоненциально затухающие с одинаковой постоянной времени электрическиесигналы с конечными и начальными значениямиравными амплитудам импульсовЦ и Ц пропорциональным монохромати 1ческим интенсивностям излучения объекта надвух длинах волн соответственно, а об измеряемой температуре судят по интервалувремени между моментом равенства нарастающего сигнала, соответствующего первомуимпульсу, затухающему сигналу, соответствующему второму импульсу, и моментом ра Овенства затухающего сигнала, соответствующего первому импульсу, нарастающемусигналу, соответствующему второму импульсу,Пиром гр работает следующим образом,Световой поток от объекта, температура которого измеряется,при помощи оптической системы 2, кадровых окон 3, обтю.ратора 4 со светофильтрами и приемника 6излучения преобразуется в следующие друг60эа другом импульсы с чередующимися амплитудами, логарифм отношения которых в определеннбм масштабе пропорционален цветовой температуре объекта,После усиления предварительным усилителем 7 импульсы через ключи 8 и 9,эакорачивающиеся соответственно на времядействия первого и второго импульсов, подаются на входы пиковых детекторов 14и 15 с автоматическим сбросом, выделяющих амплитудные значения импульсов Ци3 соответственно. После того как произош 2ло запоминание амплитуд двух импульсов,синхронно замыкаются ключи 10 и 11, ис выходов пиковых детекторов, 14 и 15ко входам интегрирующих цепочек 16 и 17прикладываются напряжения, равные амплитудным значениям двух:импульсов,. Одновременно триггер 23 устанавливается в начальное "нулевое" состояние импульсом, поступившим с выхода формирователя25 импульсов, На управляющие входы трехполюсных ключей 20,21 с выходов триггера 23 поступают сигналы, замыкающиеполюса "а" и в" ключей 20 и 21 при0 Ъ ц или полюса "б" и "в" при 002.3. 2Таким образом, к одному входу схемы22 с выхода интегрирующей цепочки 17 прикладывается напряжение, изменяющееся позакону;Ос 2 С 1 Е )(2)где 0 С -напряжение на выходе интегрирующей цепочки 17; 1: - постоянная времениинтегрирующих цепочек 16 и 17, а к другому входу схемы 22 сравнения с выходадифференциального усилителя 18 с единичным коэффициентом усиления прикладывается напряжение, изменяющееся по закону:ця,=и,Е , СЭ)где Ц -напряжение на сопротивленииВ интегрирующей цепочки 16.Для дифференциальных усилителей 18и 19 должны выполняться соотношенияЯ,зв й Ъ Я. и К =ВЭ К 2 соответст.венно,Легко показать, что момент Ъ установления равенства между экспоненциальноизменяющимися в разных направлениях сиг налами цс и Ця определяется по форсгмуле:1, =- С - -= й)1 2В момент 1 срабатывает схема 22сравнения и своим выходным импульсомперебрасывает триггер 23 в "единичное" стстояние. Выходные сигналы триггера, поступающие на управляющие входы аналоговыхключей 20 и 21, обеспечивают замыканиеполюсов "б" и в" ключей, В результатеко входам схемы 22 сравнения оказываются подключенными выходы интегрирующей цепочки16 и дифференциального усилителя 19 соответственно. Напряжение; приложенное ковходам схемы сравнения, изменяется по за.ц-,=ц, с-е ц), ь)где Ц - напряжение на выходе интегрис- рующей .щепочки 16,Ц =Ое фф),. 6)где Ц - напряжение на сопротивлении ЖВинтегрирующей цепочки 17, 0Момент С наступления равенства междунапряжениями 0 си У равенф,:-ти -ф - ,Р,В моментсхема сравнения срабатыва,вт еще раз, возвращая триггер 23 в "нулрвое" состояние, Интервал времени- определяется вызажением:0 а УП 1, . (8,)ОИзмерительная схема 24, содержащая 20трехвхсдовую схему совпадения, генераторсчетных импульсов и счетчик, предназначена для измерения интервала времениКо входам схемы совпадения подключенывыход одновибратора,генератор счетных импульсов и единичный" выход .триггера 23,а вход счетчика соединен с выходом схемы совпадения,Измерительная схема работает следующим образом, В момент времени ь О , 31когда происходит синхронное замыкание ключей 10 и 11, выходной импульс формирователя 25 переводит одновибратор 26 во временно-устойчивое состояние, в течение которого на выходе одновибратора существуетразрешающий сигнал для схемы совпадения,Время, в течение которого одновибратор находится во временно-устойчивом состоянии,должно быть больше максимального времени, определяется формулой (7).40В течение времени 0, определяемогоформулой(8, триггер 23; находится вфединичномф состоянии, и импульсы от генератора счетных импльсов через схему 4совпадения поступают на вход счетчика,Таким образом, после каждого циклаизмерения в счетчике. фиксируется числоимпульсов, равное: .м =1 с9)где 0 - частота гейератрра счетных импульсов,Сброс счетчика осуществляется заднимфронтом выходного импульса Одновибратора26, а подготовка интегрирующих КС-цепочек к следующему циклу измерения производится с помощью разрядных ключей 12 и 13, замыкаемых электродвигателем 5 синхронно с ключами 8 и 9 соответственно,В отличие от прототипа, на точность выполнеиия соотношения (1) которого накладывается условие (11 с 1), в результате чего сужается диапазон измеряемых температур, а также: снижается точность измерения, формула (9) точно выполняется для любого соотношения амплитудных значений импульсов Ы 1 и ц 2, что позволяет существенно повысить точность измерения, а также расширить диапазон измеряемых температур.Формула изобретенияПирометр спектрального отношения, содержащий обтюратор со светофильтрами,приемник излучения, усилитель, пиковыедетекторы, интегрирующие КС-цепочки, схемусравнения, триггер, генератор счетных импульсов и счетчик, о т л и ч а ю ш и й -с я тем, что, с целью повышения точностиизмерения и расширения диапазона измеряемых температур, в него введены два дифференциальных усилителя с единичными коэффициентами усиления, два трехполюсных аналоговых ключа, формирователь импульсов и,одновибратор, при этом входы дифференциальных усилителей подключены к входам и выходам соответствующих интегрирую 1 цихЯ.С -цепочек, вход одной из интегрирующих КС-цепочек через формирователь импульсов соединен со входами триггера иодновибратора, выход которого подключен к входу измерительной схемы, два полюса одного трехполюсного аналогового ключа соединены, соответственно с выходамиЯС-цепочек, а два полюса другого трехполюсного ключа подключены к выходам дифференциальных усилителей, третьи полюсатрехполюсных ключей соединены со входами схемы сравнения, входы трехполюсныхключей, управляющие замыканием первогои третьего полюсов, подключены к выходутриггера, а с другим его выходом соединены входы трехполюсных ключей, управляющие замыканием второго и третьего полюсов каждого трехполюсного ключа,Источники информации, учтенные приэкспертизе заявки;1, Гордов А. И. Основы пирометрии,Металлургия" М 1971, с, 362 -.2. Авторское свидетельство СССР179033, кл, б 01 Ю 5/60, 1963,Тираж 865 ударственн ого комит по делам изобретеПодписноета Совета М стров ССС крытий наб., д илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проект Составитель В. Зуевская Техред Н. Бабурка Корректор Е. Папп