Цифровой пирометр спектрального отношения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик п 11970128(22) Заявлено 03. 04, 81 (21) 3274414/18-21с присоединением заявки Мо(511 М. Кп.з С 01 3 5/60 С 01 0 5/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Физико-механический институт АН Украинской ССР(54) ЦИФРОВОЙ ПИРОМЕТР СПЕ 1(ТРАЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ Изобретение относится к радиационной термометрии, точнее к устройствам измерения цветовой температуры бесконтактным методом потепловому излучению, и может бытьиспользовано, например, в металлургической промышленности.Известен пирометр спектральногоотношения,содержащиймодулятор светового потока, состоящий из оптической системы с кадровыми окнамии обтюратора со светофильтрами,электродвигатель, приемник излучения, предварительный усилитель,ключи, пиковые детекторы с автоматическим сбросом, интегрирующие;йС-цепочки, дифференциальные усилители, трехполюсные аналоговые ключи, схему сравнения, триггер со счет.ным входом, измерительную схему,формирователь импульсов, одновибратор ь 13,Недостатком известного устройстваявляется низкое быстродействие.Наиболее близким к предлагаемомуявляется пирометр спектрального отношения, содержащий модулятор светового потока, приемник излучения, блоксинхроимпупьсов, усилитель, ключи,амплитудные детекторы, преобразователь логарифма отношения двух напряжений в интервал времени, состоящий из ключа, схемы сравнения и параллельной йС-цепочки, триггер, блок задания временных интервалов и измеритель частоты 1 2.Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, обус. ловленное большей длительностью интервала времени, необходимого для подсчета импульсов, число которых ,пропорционально измеряемой температуре.Цель изобретения - повышение быстро. действия пирометра спектрального отношения.Поставленная цель достигается тем, что в пирометр, содержащий блок преобразователей интенсивности монохроматического излучения в напряжения и блок индикации, дополнительно введены последовательно соединенные блок преобразования отношения двух напряжений в цифровой код, блок определения участка аппроксимации и блок управления, состоящий из дешифратора, соединенного со счетчиком команд, распределителя тактовых импульсов, соединенного по выходам со счетчиком команд и счетчиком адреса памяти, 970128причем наход блока преобразователей интенсивности монохроматического излучения в напряжения соединен с входом блока преобразования отношения двух напряжений в цифровой код, первый выход последнего подсоединен к 5 введенному блоку определения результата измерения, выход которого соединен с распределителем тактовых импульсов, а входы - с группой выходов дополнительного блока памяти и 10 управляющими выходами дешифратора, и второй выход - к блоку индикации, соединенному также с дешифрато-ром, при этом выходы счетчика . адреса памяти подключены к первой 15 группе входов блока памяти, второй и третий выходы которого соединены с блоком определения участка апроксимации и распределителем тактовыхимпульсов, а второй вход - со счетчиком адреса памяти и дешиф ратором, управляющие выходы дешифратора подключены к блоку определения участка аппроксимации, к блоку преобразования отношения двух нам 5 пряжений в цифровой код, к блоку преобразователей интенсивности монохроматического излучения в напряжения и к блоку индикации.На Фиг. 1 приведена блок-схема устройствауна фиг. 2 - диаграммы, поясняющие выполнение аппроксимации передаточной Функции пирометра.Цифровой пирометр спектрального отношения содержит блок 1 преобразователей интенсивности монохроматического излучения, блок 2. индикации, блок 3 преобразования отношения двух напряжений в цифровой код, блок 4 определения участка аппрокси мации, блок 5 определения результа та измерения, блок б памяти, блок 7 управления, состоящий из дешифратора 8, счетчика 9 команд, распределителя 10 тактовых ичпульсов, счетчика 11 адреса памяти. 45Вместо вытекающей из закона Вина-Планка зависимости 2-. - : РЫ)Лт)ния, проектральноия соотвеиЛ.С Ь (О ф) бак(Л где О и Ц- напряже нальные плотности сп рактеристики излучен но на длинах волн Л Йнная., Действительную за пературы от отношени проксимируют функцие А- 275и в результате измерных температур козфроксимации А и В, нарой для дискретныхО, 1, 2 и о. 60 с определенным ния двух различ Фициентами апп основании котозначений с, кнократно вычислят соответствующиеУЫим значения- )к = О, 1, 2,О)ки. При этом на основании, Фиг. 2 находят аппроксимируящую функцию для К- го уастка Ф к-ккЬйа) к- (О/0 з.) которая приводится к виду Обозначая=Ък -Е0кп, кДля отдельных интервалов температур йкйкопределяются цифровые значения коэффициентов ОК, Е; к = 1, 2 п которые вместе с вйчисленнами значениями 1 И записываются вщк,кблок б памяти и хранятся в. нем постоянно.устройство работает следующим образом.управляющие сигналы, определяющие последовательность выполняемых операций, вырабатываются дешифратором 8 в соответствии с состоянием счетчика 9. Состояние счетчика 9 изменяется импульсом, поступающим с соответствующего выхода распределителя 10,С началом измерения температуры управляющие сигналы, вырабатываемые блоком 7, определяют последовательность выполняемых операций.Напряжения с выходов блока 1 поступают на входы блока 2, поеобразующего отношение напряжений -1 в циф 00 ровой код. Полученный код поступает на первые группы .входов блока 5. Одновременно происходит считывание иэ блока б значенияв ) , опре 01М)о деляющего нижнююграницу р интервала измеряемых температур Гр с) которое поступает на вторую группу входов блока 4, в котором производится сравнение действительного значениясо значением Ж, Если величийа- 1, т, е, иэмеОО.гряемая величина меньшего нижнего предела измерения, дальшейшне операции не выполняются и на блоке 2 эа 5формула изобретения Ю Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1Авторское свидетельство СССР Р 576503, кл. С 01 3 5/00, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР ф 43 9 800684, кл. С 01 3 5/00, 1980.горается индикатор "Выход за пределы диапазона". Если - с- ), знаО Ьа) чение счетчика 11 увеличивается на единицу и происходит считывание:/01 из блока б значения Ол, Ел/для первого участка аппроксимац и. цыбранные значения Ол и Ел поступают соответственно на вторую и третью группы входов блока 5, а значение М/ИД, - на вторую группу входов лока 4, в котором производится сравнение действительного значения Ол О- со значением -у- . В случае, если 1 с, т.е. значение,/ИИОо,)лне находится на первом участке аппроксимации, значение счетчика 11 увеличивается на единицу и происходит, считывание значений О, Е.Цк 0 для следующего участка аппроксимации к = 2).Такой процесс происходит до тех пор, пока не выполнится условие Ь /Ь-- В этом случае блок 4 Оа)а/Квырабатывает сигнал, который поступает на соответствующий вход распределителя 10. Выработанный им тактовый жпульс увеличивает значение счетчика 9 на единицу. На соответствующем выходе дешифратора 8 появляется сигнал, блокирующий считывание из блока б. На блок 5 поступают управляющие сигналы, по которым поступающее из блока б значение О перемнонется с цифровыми кодом отношения 0-,а результат умножения суюлируется с поступающим иэ блока значением Ек. На второй группе выходов блока 5 появляется код результата,измерения температуры с: О -Ол-+Е который после поступления соответствующего управляющего сигнала высвечивается блоком 2.О ОЕстественно, что.если "-), то измеряемая величина превышает верхнюю границу й диапазона измерения Гс, си в таком случае на блоке 2 загорается индикатор "Выход за предел диапазона".Быстродействие предлагаемого уст" ройства определяется временем преобразования отношения 010 в код изатратами времени на выполнение операции определения участка аппроксамации, одной операции умножения и одной операции суммирования. Длительность каждой из указанных операций изме" ряется микросекундами.В устройстве-прототипе быстродей" ствие определяется интервалом време- ни М т( И+ ь ), где М, - время, затрачиваемое на нахождение логарифма отношения напряжений-оОт. Л( А 1 )%) в : ааданнна отрезок времени. При этом длительностьинтервалов времени +, и Ь 1 измеряется единицами .лиллисекунд,Сопоставляя быстродействие устрой.ства-прототипа и предлагаемого устройства можно сделать вывод, чтобыстродействие настоящего устройствагораздо выше.Таким образом, изобретение позволяет значительно ускорить процесс 10 измерения цветовой температуры. 15 цифровой пирометр спектральногоотношения, содержащий блок преобразователей интенсивности монохромати.ческого излучения в напряжения иблок индикации, о т л и ч а ю щ и й2 О с я тем, что, с целью повышениябыстродействия, в него дополнительно введены последовательно соединенные блок преобразования отношениядвух напряжений в цифровой код,25 блок определения участка аппроксимации и олок управления, состоящий издешифратора соединенного со счетчикомко;ланд, распределителя тактовых жлпульсов, соединенного по выходам сосчетчиком команд и счетчиком адресаЗа памяти, причем выход блока преобразователей интенсивности монохроматического излучения в напряжениясоединен с входси блока преобразования отношения двух напряжений в цифЗ ровой код, первый выход последнегоподсоединен к введенному блоку определения результата измерения, выходкоторого соединен с распределителемтактовых импульсов, а входы - с46 группой выходов дополнительного блока памяти и управляющими выходамидешифратора, и второй выход - к блоку индикации, соединенному такжес дешифратороМ при этом выходы45 счетчика адреса памяти, подключенык первой группе входов блока памяти,второй и третий выходы которого соединены с блоком определения участка аппроксюации и распределителему тактовых импульсов, а второй вход -со счетчиком адреса памяти и дешифратором, управляющие выходы дешифратора подключены к блоку определения участка аппрокси:лации, к блоку55 преобразования отношения двух напряжений в цифровой код, к блоку преобразователей интенсивности лонохроматического излучения в напряженияи блоку индикации, 970128