Устройство для измерения температуры

ЭОЗ СОЭЕТСНИ ОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИН ИХ 01.93.28/286 л. РЗ диотехнический ико, Ю.ЧеГайдуА.П,ДостанкоИ 3718757,1972.3909521,1974.ЛЯ ИЗМЕРЕН евич арч нок.ЙстВ ГОСУДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТИРЬГГИЯМПРИ ГННТ СССР 8(5) т ОД Ия ТЕМПЕРАтуРы(57) Изобретение относится к тепловизионной пирометрии и.может быть использовано в системах контроля и управления термическими процессами. Целью изобретения является повыщение точности измерения, Сущность изобре" тения заключается в проецировании на фотопреобразователь иэображения (ФПИ 4 совместно с изображениями объекта и опорного источника излучения изображения дополнительного стабильного источника излучения (ДСИИ) с яркостью, отличной от яркости опорного источника излучения привязки видеосигнала к уровню опорного, с помощью блока привязки б, выделении уровня сигнала от ДСИИ с помощью блока 9 и регулировании коэффициента передано видеотракта тепловизора таким образом, чтобы этот сигнал поддерживался на постоянном уровне, что, в свою очередь, может осуществляться путем изменения коэффициента усиления видеоусилителя 5, либо изменениемчувствительности ФПИ 4. Р случаеиспользования в качестве ФПИ фотоприемника с электронным сканированием ае ДСИИ может быть расположен непосредственна не оатоаувствнтелвнай аоверх- Я ности ФПИ. Изобретение позволяетустранить влияние температурнОЙ нестабильности чувствительности види- кона на точность измерения температуры. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.ИС ИТС.Л К С.1, ИСЕС 1,;1 с т ;1, л Смццо к -,есолизи:Со 111 оми С сГсГ 1 еСианиР сЙ1 сэг 1 пл,;1 сгс. теплового распре:цил цл с;цс Ехцости объекта, Изобр 1 ц;е ысгет сьть исспользоцацо в стемах конт с с.КИМИ ИРИС ьа; ццостреци ро.сл и управления термиссами и металгургии,и, полупроводниковойи, технологии микротермохимическом и стеиромьпилецностзнс тропики,КОЛЕ,ЦОМ ПРОИЗ11 пью изоб СС ОД С. Т Е Е,ретеция является понь 110 исйие точости измерения, а также 15у.с ИЕ,исен 1 с габаритон устройства иУПРО 1;ЕИс. ЕГО Сс 1 С ЕРУКПИИ,1 а Фэг, 1 пока.иэца схема устройстваи;,1 изер 11 е 1 с;срату 1 ы; ца фиГе 2изабражець градуировочные характер 1 Г тии темгрсг т) ра-сигналуройстно содержит тепловизиочную камеру 1, состоящую из опорногоисточцика излучения 2, дополнительИОСО СтабИЛЬИОГО ИСТОсЭЫКа ИзпуЧЕНИя3, оптически связанных с фотопреобра-,.зо 1 ателем изсбржеил 4, выход которого соепицес с первым входом видеоуси;иг;л 5, Зьход видеоусилителя 5с. оси; е и с ие р вым входрм блока прицл:ки 6, ца второй вход которогопоступает сигнал со второго выходасицхроге 1 ератора 7, первый выход которого соепСИец с сицхровходом фото"г 11; образонатепл изображения 4 и свходом бгока Р формиронания строби 1 усих импульон, выход которого сое,Иц со втории нхог 1 ом блока 9 ньсдегция сигнала от дополнительного стабильного источника, первый вход кото" 40рого соединен с выходом блока привязк6 а выход со входом блока 10регугиронки коэффигеента передачинипеотракта, выход которого соединенсо вторым входом видеоусилителя 5.Выход блока привязки 6 связан такжес первым входом видеоконтрольногоустройства 11 и входом электронновычислительцого устройства 12, Выходзгссктроццо-вычислительного устройст 50На 12 СЕЛЗац СО СТОрЫМ ВХОДОМ ВИДЕОконтрольного устройства 11,011 ореый источник излучения 2 может быть выполнен в ниле светодиодаипи лампочки вака:инация, но еслигр снять уровень опорай освещенности,с лв ым цугс, т. е. Ир елзку вигэеосиг 1, Ла ПРоц- ПОЛИт 1, К ТСМВОМ ТОКУ,о уа.1 ск Г 1;ог 1 с с;,. есин ноетю М 1: ИГЬЕИ с 11 ССЬ З СЛлози растра фсэто 11 еобргсзс 1 ате лизс, раже: ил с. ,ели в качестве со-оиресбразоцатвпл цзобракеил используют фотоприемцик г згентроццьи сканиронанием, то затемненный участок может быть ссрормэрован путем 11 як 11 еивация непрозрачной для светового потокаполоски бумаги или фольги ца частьФоточувствительной поверхности фотоприемника,В качестве дополнительного стабильного источника излучения 3 можетбьть использована, например, микролампочка накаливания, питаемая отстабильного источника,с 1 отопреобразонатель изображения 4предназначен длл преобразования теплового распределения на поверхностиобъекта н электрический сигнал (видеосигнал) и содержит в себе опти"ческую систему и фотоприемник. Прииспользовании одноэлементного фотоприемника пространственное разложение изображения осуществляется оптико-механическим способом с помощьюврасссаюисэхся (колеблющихся) оптических элементов (призм, зеркал и др,)оптической системы, Я случае использования Фотоприемникон с электроннымсканированием изображения, напримертелевизионных передающих трубок,полупроводниковых Фотоприемников наоснове приборов с зарядовой связью(ПЗС), на фоточувствительную поверхность Фотоприемника оптическая система проецирует сразу все оптическоеиэображение, а его разложение осуществляется электронным способом путем последовательного считывания сигнала со всех элементов Фотоприемни"ка. В таком варианте исполнения фотопреобразователя имеется возможностьподавать излучение опорного 2 и дополнительного стабильного 3 источников непосредственно на небольшиеучастки фоточувствительной поверхности Фотоприемника, например, с помощью полых зеркальных или гибкихстекловолоконных световодов. Зтоупрощает процесс измерения и конструкцию устройства. Устройство работает следующим образом.Тепловое изображение объекта проецируется на фотоприемик фотоцреобразователя изображения 4, 1 а,",отопри" емник проецируетсл такс и. с Глсвил1)"1" 1 0 Ц дс 1 с 0с сс с д) ) ) )д),ссЛОСР)11 Е ) с 01 С Гб.ССТОЧК 31 Кя З.);)Е 11)Л д с 1 д СТд 1 сТд в; О1 ЯЗОватепя и Обрдженця ) с)цхронцзцруется источника, катара( поступает нд вход блока 111 р . у,тз(1 коэффициента передач Бидаот".д,тд, Этот блок срав." КЦВДЕ Г УРОЛЕ )св С)Д)1 ЛД, ПОСТУГ)ДЬ 3)цй Нд еГО РХОД 3 с Здргдкнь)М уроВНем И Вырабатывает сГкалкоторый подаетсл нд БторОЙ ,уцгд)ля)й Бхад Би ДСОУ л)талЯ 5 иегУлиРУет козФФИЦиЕкт УСЛа 5 0 ЕГ)ас) БГО, БЛЯГОДЯРЯзйс 1:.)з) тдай агр);дтельной обратной СВЯЗИ СИГНаЛ От с".( И(ЛНИТЕЛЬНОГО Стабильнога источи кд излучения постаянц первоначальная грздуцровс лндя характеристика 13 изменяет св,е 5(д)10- жение сдкРквые 1 й или 15) . С)окаь)(д привязки видеосигнала к уров. опор- кого сигнала 1), ат опоркс 1 гг истчникя излучения с эквивалентна:. температурой Т кривье 14 и 15,можно 45совместить в орнаи точке с первоначд.1 ьнай ГрядуирОБачнай хард ) терца. и кай 13, воэвраткв их в точку А, Таким образом "восстановленные" с. помощь)о привязки к Опорному источнику о ИЗЛуЧЕНИН Градугзавад)Е Х ярд КТЕрка-,тики эдйм 1"т положе 3 е кривой 16 либо 1/. 10 ПрИ ЛЕрасд)ЕТЕ ям 151:.ту 5 д(О- сигнала Б в температуру Т; а ткцм "Басстдновленкьг.)" грдпукрзвачкьм хлрактеркст)кд) будет Боэкикдть 1(1 греп)- НОСТЬ СБ)ЗДЫ)сДЯ С МУЛЬТ 1Е 1 ЦБ)1 ЫМИ ИЗМЕНЕКИями В тдЯКТЕ ф)ЗГ с акакия и праха.дания вндсасигнд:д, 11 бы палнаст)ю восстановить грдг ) ачСИ 1 НЯЛР 1) ОС ТУ)Д)ЗР). ) Д ЕГО БУОП С1 ервога Бьхс)лд с)1 нх)0(".7 ятара. ЭтОтсигнал синхранизцру(т также рабаубианд 8 4 Орд)11 с 1 Вд )я Стробрук)П 1 ХИМПс)1 ЬС О), БТЕО СЦ Г НД П С БЬХОДЯ фатопреабрдзавдтеля изображения 4,характеризу 1)1 тепловое распределение напОВерхности Объект(1 и содержяц 1)й всебе сцгнл.пы ат о)арного источникаИэпуЧЕИ) 2 31 с(10503111 Та)Ь 340 ГО СТяб ИЛЬНО ГС и СТОЧН ИКя З 1 сд)ЕНИЯ 3, Проходит через Бидеаус)слцтель 5 и постуяда Г Нд Пврвмй НХОД б,гОкд ПрцвяЗКИ б,11 а второй вход бпокд привязки поступдт импульсь, г)1 вредя действия коТОРЫХ Ц .РОЦ. д 05 ЦТС)д ПРЦБ 513 КЯ ВИДЕОСИГНаЛЯ К УРОБН)с) СИГНаЛа От ОПОРНОГОисто(ц)цкд излучения. С Выхода блока привязки грВязанный Бидсосцгнал подается на первьк Вход в)пеока)трольного устройства 11, вход злектронноБычислительнсга устройства 12, Ятакже на 11 е 11 вьй Вход блока 9 Бь)деления сигнала ог дополнительного стабецьнаГО ис 1 ОЧ) д из.пуча гдин 5 ня Бтарой вход которого )Осту)дют импульсыс Бь)хада блокд 8 Ормцравания страбцру)(цх цюу)ьсав, Блок 9 выделениясигнала ат попали):.Талькога стябильного д)стачникд излучения Б каждом кадрефИ К С д р у Е Т 311 1 Ес, ).". С И 1 Н д Л д 0 Т Р Г 0 ГО но гдаддер;)вдел ) 05: СТ )ОГО Равным заданному, Таким обрдзам асуествляетсяСтябц)ЗИЗДЯ 1 К ) ОЗ)дф 1 а НТЯ ПЕРЕДЯЧИБССГО Трдхтд Исп ) лил И ОбрабатКИсгнала от от);е(ко 0 Входа фатопреабрязовдгелк дг х(лд злектроккоБыд)Сл)теь)ага ( стрйствд 12, которОЕ Осу 3(СТБ)5 Ет ;)аабрдЗОВЯКИЕ аНЯлогового вила(С); ).ег),1в последовательность 10 г.)х . 01 ОБ и по гРаДУировочкай хдрдктг р; -,)к," рассчитывает. ) с )с 1 Еда 1;1 ТТР ) 4 З ДП;с ), Тад К(Х )0)Е 1)Х)0(Тц объаь 111. ЯССЧ)тянНЫЕ З)ДЧ( Н)5 Т( Мгс( 3 ДТУРЬ с)ВОДЯ ТГ Я 1; 1 И10 вом Бцле нд экран Бцлеоконтр О."1 1 1 0 Г а у с т р Рй с т Б д в с ) д"( б и у ю 3 О н ч11ЕЛЛОГЕНЬП В Иэабратв)11 и Пр)ДИГ дьтсмя-цческой стдбилиза)цц чувствительностц измерительного тракта Теэловцзаря путем Введения обратной связи па уг)овн)о сигналя От дополнительИОГО стЯбц ьнОГО Источника излученияпазва)15 ат обеспечить временнук) и температур)у-.( стабильность ц однозначность, прервдрцтелько полученных грядуцравачных хдряктерцстцк "температура-сгнал", Это можно пояснить графически, Нд фцг,2 изображена гр)1 ду)ровачняя характеристика 13 тепловизора,с поьошь 1 которой, измерив амплитудуБц)1 еос 1 гналд 3 мОжнО Оценить зняченце температуры объекта Т в точкенд еГО цзабрджени), Для которой измере)1 амплитуда БедаасцГндл д Эта Граду):ровацкая характеристика снимается предварительна г)еред измерениями, например, па модели дерного тена и мажет периодически между иэмерениями поверяться, (1 дстата поверок 30 или парагрядуиравак зависит отстабиль)и)сти ва времени чувствитель" насти приемника излучения и параметров Бидеаусилителя тепловизора. ПриН.".1 т.;)1 с 1-)УРЫ ОКРУЖЯК)1)Ей СРЕЗБдь. Нлц прогреве блока 9 цэ, екяется с температура Фотопреобразовягеля изображения и элементов Бидеоусигителя16." 05 ц, карат т.11 т, тпку ттриттлзаттттутс" вточке Л, це Ол х Оннмо ее ра: вернутьстттостттетт.ттс той же точки т, е. привязать еще к одной точке, например В,5Для этого кводцтся допотнительныйстабильный источник излучения с эквивалентной тендеры урой Т , отличной от Т,, и вьтдеосигнал БОт него поддерживается на постояныомуровце, Это Осуществляется путем регулировки коэффициента передачи видеотрактя тепловиэоря что птриводитк повороту кривых 1 б и 17 относительно точки Л до полцого совпадения15этих кривьх с характеристикой 13в точке В,Если в Фотопреобразовятеле использован Фотопрцемцик, чувствительность которого ьтожет регулировятьсл элект" роьптым способоМ (например, путем изменения ттяпрттлсеттия ца управляющем входе) то регулировку коэффициентаРЦ ПЕРЕДаЧИ ВттДЕОТРатста ЛУЧШЕ ПРОИЗВО- дить, регулируя чувствительность ФО- топрнемника. Б этом случае можно использовать видеоусилитель беэ электронной регулировки усиления, а выход блока 10 регулировки коэФФициента пе- ЗО редачи вцдеотракта необходимо соединить с упратэлявщим входом фотопреобразоцателя, Это упрощает схему , видеоусилителя,35 При использовании в Фотопреобраэователе изображения Фотоприемника с электронным сканированием дополнительный стабильный источник 3 (а также и опорный источтик 2) излучения40 малых размеров можно укрепить непосредственно на Фоточувствительнойсс поверхности Фотопребразователя в спещыльной Оправеттяправлясщеи его излучение лишь на небольной участок Фоточувствительной поверхности, , Для нараи излучения дополнительного стабильного источника 3 может быть использован также гибкий тоикнй световод. Такие частные варианты выполнения устройства позволяют в ряде случаев уттростить его конс рукцию и расштряст область возможного его применения./ В 6Формула изобретения1, Устройство для иэмереция температуры, содержащее тепловиэиоццуюкамеру, состоящую из фотопреобразователя изображения, оптически связанного с ним опорного источника излучения, видеоусилителя, первый входкоторого соединен с выходом фотопреобразователя изображения, синхрогенератора, первый выход которого соединен с синхровходом фотопреобразователя изображения, и блока привязки,первый вход которого соединен с выходом видеоусилителя, второй вход -со вторым выходом синхрогенератора,а выход с первым входом видеокрнт"рольного устройства и входом электронно-вычислительного устройства,выход которого соединен со вторымвходом видеоконтрольного устройства,О т л и ч я ю щ е е с я тем, чтос целью повышения точности измерения, в него включены дополнительныйстабильный источник излучения, оптически связанный с фотопреобразовате"лем изображения, блок формированиястробирующих импульсов, вход которого соединен с первым выходом синхрогенератора, блок выделения сигналаот дополнительного стабильного источника излучения и блок регулировкикоэффициента ттередачи видеотракта,причем первый вход блока выделениясигнала от дополнительного стабильно"го источника иэ,ттучения соединен свыходом блока привязки, второй входс выходом блока формирования стробирующих импульсов, а выход со входомблока регулировкй коэффициента передачи видеотракта, выход которогоЬсоединен со вторым входом видеоусилителя или с управляющим входом фотопреобразователя,2. Устройство по п.1, о т л и ф.ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюуменьшения габаритов устройства иупрощения конструкции, опорный и дополнительный стабильный источники. излучения установлень непосредственно на Фоточувствительной поверхностиФотопреобраэователя, а фотопреобраэователь изображения выполне в видеФотоприемника с электронным сканированием.г, Ужгород, ул. Проектн Про еское,нредпр ственно-н нгр; Зака ВНИИ 089 ТиражГосударственного комитета по иэо113035, Москва, Ж-Э 5, Р Подписн оетениям и открытиям при ГКНТ СССская наб., д, 4/5