Устройство для регулирования температурного распределения на поверхности объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 Д) 0 05 Р 23/2 ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ ЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Минский радиотехнический институт(56) 1. Система для прецизионногоизмерения и регулирования температуры, - "Измерительная технйка", Р 1,1974, с. 72-74.2. Патент СССР 9 303812,(54 )(57 ) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯНА ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА, содержащеепоследовательно соединенный инФракрасную оптическую систему, инФракрасную телевизионную камеру и блоквидеоконтроля, а также блоки выбораточек на телевизионном растре, блоки выделения видеосигнала, блокисравнения и блок. управления нагревателями,.причем выходи блоков выбораточек на телевизионном растре соединены соответственно с входами управления блоков выделения видеосигнала и инФормационными входами блока видеоконтроля, входы видеосигнала блоков выделения видеосигнала соединены с выходом видеосигнала инфракрасной телевизионной камеры, синхровыход которой соединен с синхровходами блоков выбора точек на телевизион 8 ОШ 387 А ном растре, выходы блоков сравнения подключены к входам блока управления нагревателя, на выходе которого включены нагреватели, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены оптический модулятор, состоящий из оптических фильтров и системы управления их положением с синхровходом и синхровыходом, а также блоки перемножения, число которых в два раза больше числа блоков сравнения, причем оптические фильтры включены между выходом оптической инфракрасной системы и входом инфракрасной телевизионной камеры, синхровыход которой соединен с синхровходом системы управления положением фильтров, а синхровыход системы управления положением Фильтров - с синхровходами. блоков выделения видеосигнала, пер-: вые входы каждого блока перемножения соединены с первыми выходами соответствующих блоков выделения видео сигнала, вторые входы блоков перемно-, жения соединены соответственно с вторыми выходами других блоков выделения видеосигнала, а выходы блоков перемножения соответственно соединены с входами блоков сравнения.2, Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет формирования температурного по" ля различной конФигурации, вторые входы блоков перемножения соединены между собой в соответствии с заданным законом поверхностного распределения температурного поля.Изобретение относится к автоматике и может быть использовано длярегулирования температуры в нескольких очках поверхности объекта одновременно по тепловому излучениюобъекта.Известна система для прецизионного измерения и регулирования температуры, содержащая инфракрасныйобъектив, оптический клин с неодинаковым изменением прозрачности вдвух различных участках спектра теплового излучения, устройство корректировки и переключения температур.ных поддиапаэонов, модулятор потокаизлучения и фотодетектор 1 .Недостаток системы - невозможностьее применения для регулирования тем"пературного распределения одновременно в двух и более точках вследствие того, что данная система имеет всего один канал для измерения ирегулирования температуры.Известно устройство, содержащееинфракрасную камеру, злектронно-лучевую трубку и,видеоусилители междуниии с ручным установочным приспособлением для регулирования яркостииэображения. 2 .Недостатком данного. устройства является низкая точность регулирования температурного распределениявследствие субъективности такого регулирования, а также вследствие того, что при регистрации устройствомтепловых потоков не учитывается неравномерность чувствительности фотомишени передающей трубки инфракрасной камеры и неоднородность поверхности исследуемого объекта по иэлучательной способности.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащее последовательно соединенные оптическуюсистему, инфракрасную телевизионнуюкамеру и видеоконтрольное устройство, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами двух блоков выбора точек на телевизионном растре и входами двух блоков выделения и измерения видеосигналав заданных точках, причем выходы первого и второго блоков выбора точек соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков выделения и измерения видеосигнала, выходы которых, в свою очередь, соответственно соединены с первым и вторым входами блока сравнения, а выход блока сравнения соединен .с нагревательным устройством (т,е. блок сравнения одновременно выполняет Функцию управления могутностью нагревательного устройства) 3 .ГНедостатком устройства является йизкая точность регулирования темттературного распределения, связанная с неравномерностью чувствительности фотомишени телевизионной передающейтрубки телевизионной камеры и неоднородностью поверхности нагреваемогообъекта по излучательной способности.Цель изобретения - повышение точности,Цель достигается тем, что в устройстве для регулирования температур"- ного распределения на поверхности10 объекта, содержащее последовательносоединенные инфракрасную оптическуюсистему, инфракрасную телевизионнуюкамеру и блок видеоконтроля, а также блоки выбора точек на телевиэион 15 ном растре, блоки выделения видеосигнала, блоки сравнения и блок управления нагревателями, причем выходы блоков выбора точек на телевизионном растре соединены соответственнос входами управления блоков выделения видеосигнала и информационнымивходами блока видеоконтроля, входывидеосигнала блоков выделения видеосигнала соединены с выходом видео 25 сгнала нфракрасой телевизионнойкамеры, синхровыход которой соединенс синхровходами блоков выбора точекна телевизионном растре, выходы блоков сравнения подключены к входамблока управления нагревателя, на выходе которого включены нагреватели,введены оптический модулятор, сосгоящий из оптических фильтров и сис- темы управления их положением ссинхровходом и синхровыходом, а так 35 же блоки перемножения, число которых в два раза больше числа блоковсравнения, причем оптические фильтрывключены между выходом оптическойинфракрасной системы и входом инфра 4 О красной телевизионной камеры, синхровнход которой соединен с синхровходом систеиы управления положениемфильтров, а синхровыход системы управления положением фильтров соединен с синхровходами блоков выделениявидеосигнала, первые входы каждогоблока перемножения соединены с.первыми выходами соответствующих блоковвыделения видеосигнала,вторые входы блоков перемножения соединены.соответственно с вторыми выходами других блоков выделения видеосигнала,а выходы блоков перемножения соответственно соединены с входами блоков сравнения,Кроме того, с целью расширенияобласти применения эа счет формирования температурного поля различнойконфигурации, вторые входы блоков,перемножения соединены между собой6 О в соответствии с заданным закономповерхностного распределения температурного поля.На фиг.1 приведена структурнаясхема устройства для регулированияу температурного распределения на по50 55 60 ерхности объекта; на фиг.2 - вариант подключения блоков перемножения, позволяющий формировать с помощью устройства температурные поля различной конфигурации.Устройство для регулирования температурного распределения на поверхности объекта содержит инфракрасную оптическую систему 1, оптический модулятор 2, состоящий из оптических Фильтров 3 и системы управления их положением 4, инфракрасную телевизионную камеру 5, блок 6 видеоконтроля, блоки 7 - 9 выбора точек на телевизионном растре, блоки 10 12 выделения видеосигнала, блоки 13- 16 перемножения, блоки 17 и 18 сравнения, блок 19 управления нагревателями, на выходе которого подключены нагреватели 20, передающие тепловую энергию объекту 21 регулирования.Устройство работает следующим образом.Тепловое излучение от объекта 21 регулирования через оптическую систему 1 и один из Фильтров 3 оптического модулятора 2 попадает на фоточувствительную мишень инфракрасной телевизионной камеры 5, синхронизирующей работу всего устройства. Сформированный ею сигнал поступает навход видеосигнала блока 6 видеоконтроля, на экране которого наблюдают .телевизионное иэображение тепловогораспределения на поверхности объекта 21 регулирования. Смена оптических Фильтров 3 оптического модулятора 2 производится синхронно с частотой телевизионных кадров благодаря поступлению на его синхровходсинхроимпульсов кадровой разверткителевизионной камеры 5. Синхронизирующие импульсы строчной и кадровой.частоты управляют также работой блоков 7-9 выбора точки на телевизионном растре, которые с помощью своихвыходных импульсов Формируют на эк ране блока 6 видеоконтроля яркие метки, указывающие на те точки поверхности объекта 21, температуры которых регулируются. Эти же импульсы управляют работой блоков 10-12 выделения видеосигнала, которые с помощью аналоговых ключей выделяют из общего видеосигнала, поступающего на аналоговые входы, короткие видеоимпульсы, соответствующие только выбранным точкам на телевизионном изображенин объекта. Далее эти видеоимпульсы разделяют между собой в зависимости от того, какому спектральномуучастку теплового излучения объектаони соответствуют. Это осуществляется с помощью электронных коммутаторов, входящих в состав блоков 10-12 выделения видеосигнала и управляемыхсинхроимпульсами от оптического модулятора 2. Разделенные видеоимпульсы с помощью пиковых детекторов преобразуются в аналоговые сигналы, величина напряжения которых цг, и ц пропорциональна выделенным с помощыл оптического модулятора спектральным плотностям теплового излучения объек,та Е " г( ЯТ).и Е.г(Э ,Т). Напряжение сигналов, формируе 1 ых блоком 10 выделения видеосигнала на первом и втором выходах, принимает значение1 1соответственно цг, и цгг . Такие же сигналы, но соответствующие другим контролируемым точкам объекта, Формируются на первом 10 и втором 12 выходах блоков выделения видеосигнала. Напряжения этих сигналов принимают значения соответственно0ца 1цг 1 и цзг цггТак как равенство цветовых температур для двух разных точек по" верхности исследуемого объекта будет определятьсяравенством отношений соответствующих сигналов то равенство этих же температур будет справедливо и при равенстве произведений соответствующих сигналов: г гОг Ог -.Огцгг==Ог Огг"г Ъг Функцию перемножения сигналово нц, цг и цгцг,г выполняют соответственно блоки 13 - 16, .а функциюсравнения произведений выполняют блоки 17-18 сравнения.При невыполненииусловия равенства цветовых температурв контролируемых точках на поверхности объекта на выходе блоков 17-18сравнения ноявляются сигналы, в соответствии с амплитудой и полярностью которых блок 19 управлениянагревателями 20 создает такой режим их работы, при котором цветовыетемпературы в указанных точкахполностью уравняются.В некоторых случаях может появиться необходимость не поддержания равномерности температурного поля наповерхности нагреваемого объекта, аФормирования температурного распределения с заданным профилем. НаФиг.2 представлена схема подключения блоков 10 - 12 и 13 - 16, позволяющая осуществить эту возможность.При этом в блоке 19 управления нагревателями нужно предусмотреть несколько независимых каналов регулирования мощностью нагревателей 20,которые будут создавать независимыедруг от друга температурные зоны наповерхности технологического объек"та 21, к которым в свою очередь бу"дут "привязываться" другие зонырегулирования температуры,Введение в устройство новых блоков оптического коммутатора 2 и блоков 13 - 16 перемножения, по сравнении с 3, позволило использовать метод спектоальных отношений для регулирования температурного распре деления на поверхности объекта, частично исключающий методическую погрешность регулирования из-за неоднородности по излучательной способ.ности поверхности нагреваемого объекта и полностью исключающий погрешность из-эа неравномерности чувствительности фотомишени телевизионной переданицей трубки телевизионной камеры - датчика - преобразователя температурного распределения.лиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 аэ 7451/34 . Тираж 841 ВНИИПИ Государственного комит по делам иэобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушская н