Способ измерения температуры поверхности тел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 5244 4 0 01 У 5/06 Вой пот тся к радиационт быть использойствительнойповерхностей по ние относ Изоой пиано дл иот объекта чения, рас ометрии и мож я измерения д туры нагретых (ному излучениизобретения мпе собств еловыш шя сия температуры. ности изме ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯУ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ(56) Свет Д.Я, Оптические методы измерения истинных температур. М.:Наука, 1982, с, 200-204,Патент Японии т 59-11853,кл. 0 О 1 ,т 5/10, 984,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕИПЕРАТУРЫ ПОВЕРХОСТИ ТЕЛ(57) Изобретение относится к областирадиоационной пирометрии и может бытьиспользовано для измерения действительной температуры нагретых поверхностей по собственному излучению,Цель изобретения - повышение точности измерения температуры. Помимо измерения лучистого теплового потокаот объекта контроля при облучении егоповерхности сторонним инфракраснымизлучателем с двумя разными поочередно задаваемыми температурами производят также предварительно при отсутствии частично поглощающей среды измерение лучистого теплового потока объекта-свидетеля и его температуры с помощью термопреобраэователя при двухразличных значениях температуры, азатем в рабочих условиях измеряют последовательно лучистые тепловые потоки объекта контроля и обьекта-свидетеля при облучении их поверхностейсторонним инфракрасным излучателемс двумя разными поочередно задаваемыми температурами, а также при сохранении неизменной второй температурестороннего излучения и неизменной температуре объекта-свидетеля, измеряютодновременно при Всех измерениях лучистого теплового потока температурыприемника излучения и объекта-свидетеля при помощи соответствующих термопреобразователей и по полученным значениям вычисляют иэлучательную спо собность поверхности объекта измерения, коэффициент пропускания среды и температуры поверхности объекта, Способ позволяет производить измерение температуры поверхностей с учетом изменяющейся излучательной способности, контролируемой поверхности и непостоянных значениях пропускания промежуточной среды, что обеспечивает измерение температуры с более высокой точностью. 1 ил . В общем случае теплоредаваемый излучениемтроля на приемник излутывается по формулеа,=кл,(Ет,+( - Е)т -т,),4 . 4 4где 1; - коэффициент пропуска) 15 третьего преобразователя,Так как измерения производят при одной и той же температуре Аона Т(р(фона и практически одинаковой температуре Т приемника, то из уравнений(5)25 А-Это значение р запоминают на весьпериод технологического цикла и ис. пользуют в дальнейших расчетах.Затем в условиях наличия междуобъектом контроля и приемником излучения частично поглощающей среды,например пыли или паров воды, т,е,в ходе технологического процесса,производят последовательно прием ипреобразование в напряжение инАракрасного теплового излучения, испускаемого объектом контроля при температуре Т, фона:А 0 11:КА(0 Т, (1-0)Т Т), (б)объектом-свидетелем при той же температуре Т , Лона:11 =КА(8 т (-К,)ТТ,-Т ), (7) 45объектом контроля при специально измененной температуре Т Лона путемнагрева стороннего инЛракрасного излучателя:80 0:КА(КТ ":(1 - 8)Т - Т Д, (8)объектом - свидетелем при той же температуре Т, Лона:и:11 А(0 Т л(1 0 )Т Т,), (9) 55объектом - свидетелем при той же температуре Т Аона и специально измененной температуре Т р объекта-свидетеля; 3 1455244ды, находящейся между объектом измерения и приемникомизлучения (ПИ);А - коэффициент пропорциональ 1ности, зависящий от конструктивных особенностей оптической системы и приемника излучения;Г " излучательная способностьили степень черноты поверхности объекта контроля;,Т и Т - температура поверхносОК 8тиобъекта контроля, фона,окружающего объект, контроля и приемника излучения соответственно,Этот тепловой поток преобразовывается с коэффициентом преобразованияК, в напряжение0=К, 9,=КАгт+(1-ЮТ-т,),где А=К,Апо значению которого определяют температуру Тр,.Как видно из уравнения (1), длядостоверного определения Т необходимо, кроме напряжения 11, знать также величины К, Я, Т и Т, которыемогут изменяться с течением времении поэтому должны периодически измеряться,В предлагаемом способе величиныК, Й, Т и Т определяются по результатам измерений лучистых тепловых потоков (одним и тем же ПИ и первымпреобразователем н напряжение), исходящих от объекта контроля и объекта-свидетеля при первой температуреТ фона и специально измененных, сна(1) (чала второй температуре Т 9 Лона, азатем второй температуре Т, объекта -свидетеля, Одновременно с помощьювторого преобразователя измеряют температуру Т приемника излучения, а(91с помощью третьего преобразователятемпературу объекта-свидетеля, равнуюТ и ТСначала в условиях отсутствия поглощающей среды между объектом контроля и приемником излучения (например, до начала очередного цикла работы технологического оборудования илив лабораторных условиях) производятприем и преобразование в напряжения1 и И инфракрасного теплового изо) рлучения, испускаемого объектом-свидетелем при его температуре, равнойТРП( р 0выходы которого соединены с нагревателями стороннего инфракрасного. излучателя 8, объекта-свидетеля 9, а также со сканирующим блоком 13,Блох 13 предназначен для того, чтобы направлять поле обзора приемника 14 излучения или на объект 1 б контроля, или на объект-свидетель 9,Блок 3 преобразования управляющих 10 сигналов получает сигналы от блока 2 вычислений и управления, например, через информационную магистраль типа Ц-шина.Блок 2 вычислений и управления 15 представляет собой микро-ЭВМ, работающую по программе, которая находится в ее постоянном запоминающем устройстве, В оперативном запоминающем устройстве микро-ЭВМ выделен массив 20 ячеек памяти, в которые передаются, например, методом прямого доступа к памяти данные из многоканального АЦП 4. Блок вычислений и управления 2 связан с многоканальным аналого-циф ровым преобразователем 4, например, через информационную магистраль типа Я;вина.Многоканальный АЦП 4 представляет собой, например, мультиплексор, АЦП 30 и схему, обеспечивающую работу в режиме прямого доступа к памяти блока 2 вычислений и управления. Аналоговые входы многоканального АЦП 4 соединены с выходами первого 5, второго 6 и 35 третьего 7 усилителей, входы которых соединены, соответственно с выходами приемника 14 излучения, преобразователя 15 температуры приемника 14 излучения в напряжение и термопреобра зователя 11.Термопреобразователь 11 предназначен для измерения температуры поверхности объекта-свидетеля 9.45Устройство обеспечивает измерение всех необходимых для реализации способа напряжений и вычисление температуры объекта контроля с учетом излучательной способности измеряемой поверхности и коэффициентов пропускания промежуточной среды, чем и обеспечивается повышение точности измерения температуры визируемой поверхности,Формула из обре т енияСпособ измерения температуры поверхности тел, заключающийся в измерении лучистого теплового потока объекта контроля при облучении его поверхности сторонним инфракрасным излуча" телем с двумя разными поочередно задаваемыми температурами, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, производят предварительно при отсутствии частично поглощающей среды одновре" менное измерение лучистого теплового потока объекта-свидетеля и его температуры с помощью встроенного термопреобразователя прн двух различных значениях температуры, по которым рассчитывают и запоминают излучательную способность объекта-свидетеля, затем в рабочих условиях, после измерения лучистого теплового потока объекта контроля измеряют последовательно лучистые тепловые потоки объекта-свидетеля при облучении его поверхности сторонним инфракрасным излучателем с двумя разными поочередно задаваемыми температурами, затем измеряют лучистый тепловой поток объекта- свидетеля при сохранении неизменной второй температуры стороннего инфракрасного излучателя и измененной температуре объекта-свидетеля, при этом при всех измерениях лучистого теплового потока измеряют при помощи соответствующих термопреобразователей температуры приемника излучения и объекта-свидетеля, после чего по данным измерений с учетом ранее вычисленной излучательной способности объекта-свидетеля рассчитывают температуру поверхности объекта контроля.