Патент ссср 162344

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ

N3O5PETEHИЯ

К АВторСК0МУ СВИЛЕтЕЛЬСТВУ

Х 162344

Класс

42, 9вв

МПК

G 0111

Заявлено 06.|1.1963 (№ 818102126-10) ГОСУДАРСТВЕННЫ И

КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ

ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЪ|ТИЙ

СССР

Опубликовано 16.IV.1964. Бюллетень № 9

УДК

| !

Г. П. Катыс, P. Н. Блаут-Блачев и Ю. В. Стрельников

Подписная грутга № 144 с

СКАНИРУЮЩИЙ КОМПЕНСАЦИОННЪ|Й ПИРОМЕТРИзвестны сканирующие пирометры для определения изотермических линий плоских температурных полей. Они содержат два оптических канала, расположенных под углом один к другому, по которым попеременно передаются изображения исследуемого плоского температурного поля и излучение источника света, оттарированного по абсолютно черному телу; диссектор с фотоэлектронным приемником; усилитель-преобразователь и регистратор. Однако такие пирометры из-за нестабильности параметров чувствительных элементов, усилителя, источников питания и г. д. дают значительные погрешности в показаниях приборов.

Предложенный сканирующий компенсационный пирометр отличается повышенной точностью измерения и более высокими динамическими свойствами.

Для этого к ячейкам Керра подключен высокочастотный генератор, попеременно их запирающий, а генератор пилообразного напряжения подключен к пластинам диссектора, на выходе которого включена усилительнопреобразовательная схема, передающая на регистратор изображения температурных кривых.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предложенного устройства; на фиг. 2— блок-схема устройства для определения моментов пересечения огибающей с опорным уровнем (усилительно-преобразовательная схема).

Устройство работает следующим образом.

Световые излучения 1 исследуемого плоского температурного поля собираются объективом 2, проходят через светофильтр 8, выделяющий узкую полосу из спектра излучений, поляризатор 4 (призма Николя) и фокусируются в отверстии ячейки 5 Керра.

Из ячейки Керра расходящийся пучок лучей через анализатор б (призма Николя) поступает на собирающую оптику 7, которая фокусирует изображение исследуемого температурного поля на фотокатоде диссектора 8.

Аналогичным образом на фотокатод диссектора 8 поступают излучения от эталонного источника 9, представляющего собой полую сферу 10 с белой матовой внутренней поверхностью. С этой сферой соединен цилиндрический отросток 11, в котором укреплена лампа накаливания 12, питаемая постоянным стабилизированным напряжением.

Свет этой лампы, претерпевая многократные отражения внутри сферы 10, создает равномерную освещенность на выходном отверстии, закрытом матовым стсклом 18.

Излучение эталонного источника 9 проходит через объектив 14, светофильтр 15 (точно такой же, как и в первом оптическом канале), поляризатор 16 (призма Николя) и фокусируется в отверстии ячейки 17 Керра. Из ячейки Керра расходящийся пучок лучей проходит через анализатор 18 (призма Николя) и объективом 19 фокусируется на фотокатоде диссектора. Для удобства размещения вышеперечисленных элементов обоих оптических каналов оптическая ось первого канала пер№ 162344 пендикулярна фотокатоду диссектора, а оптическая ось второго капала расположена под некоторым углом к нему.

В этом случае, чтобы получить на фотокатоде диссектора сфокусированное изображение матового стекла, стекло наклоняют па некоторый угол относительно оси оптического канала.

Величину отверстия в эталонном источнике и фокусные расстояния объективов этого оптического канала выбирают такими, чтобы изображение этого отверстия, закрытого матовым стеклом, на фотокатоде диссектора целиком накрывало изображение исследуемого поля.

Кроме того, в этом оптическом канале предусмотрен серый светофильтр 20, который корректирует небольшую неравномерность освещенности в пределах изображения матового стекла, вносимую элементами этого оптического канала.

Поляризаторы 4, 16 и анализаторы 6, 18 в обоих оптических каналах установлены на

«темноту», т. е. их оптические оси перпендикулярны одна другой и, следовательно, если к ячейкам 5 и 17 Керра не приложено напряжение, то»а фотокатод диссектора не проходят никакие излучения.

Если теперь от генератора 21 попеременно подавать на ячейки 5, 17 Керра высокое напряжение, о они будут по очереди отпирать свои оптические каналы, и на диссектор будут по очереди проектироваться: то изображение исследуемого поля, то изображение эталонного источника.

Ячейки Керра практичсски безынерционны и поэтому частота переключений изображений на фотокатоде диссектора может быть выбрана весьма большой, порядка нескольких сотен килогерц.

Параллельно с этими переключениями на отклоняющую систему 22 диссектора постулают пилообразные напряжения от генератора 28, которые делают покадровую и построчную развертку изображений, сфокусированIbIx на фотокатоде. При попеременном открытии оптических каналов с помощью ячеек

5 и 17 Керра на выходе диссектора получаем не непрерывную кривую, а последовательность импульсов, амплитуда которых изменяется от некоторого уровня ИО, высота которого над осью абсцисс определяется излу(ением эталонного источника. Если заранее нроградуировать эталонный источник по абсолютно черному телу и ввести поправки на отличие излучения исследуемого температурного поля от излучения абсолютно черного тела и на разницу условий градуировки и оеального измерения, то высота этого уровня сбудет соответствовать некоторой температуре

T, огибающая импульсов будет пересекаться с уровнем ИО в тех точках, в которых температура поля равняется Т .

Для определения этих точек сигнал с дисссктора поступает на усилительно-преобразовательную схему 24, которая выдает на регистратор 25 импульсы в моменты пересечения огибающей с опорным уровнем, На регистраторе, имеющем точно такую же развертку, как и диссектор, и работающем синхронно с ним, эти импульсы образуют точечную кривую, которая соответствует изотерме температуры T на исследуемом поле.

Схема определения моментов пересечения огибающей с опорным уровнем (усилительнопреобразовательная схема) работает следующим образом. Входной сигнал И усиливается усилителем постоянного тока 26, дифференцируется дифференцирующей цепочкой 27 и поступает в два канала. В каждом канале продифференцированный сигнал И сначала усиливается усилителями 28 и 29, затем во втором канале проходит через униполятор 80, преобразующий импульсы разной полярности в импульсы одной полярности Н>. Эти импульсы управляют работой генератора 81, который выдает треугольные колебания напряжений

И4, симметричные относительно нулевого уровня (т. е. постоянная составляющая равна нулю). Эти колебания поступают на ключ 82, который управляется импульсами, поступающими с первого канала.

В первом канале продифференцированные импульсы проходят через вентиль 88, пропускаюш,ий только положительные импульсы И,-, которые открывают ключ 82, на краткое время прохождения каждого отдельного импульса. При правильно выбранных постоянных времени в эти моменты ключ 82 вырабатывает импульсы И той полярности, в которой находилось напряжение, снимаемое с генератора

81, причем амплитуда импульсов равна амплитуде колебаний генератора 81.

Эти импульсы, в свою очередь, поступают на триггер Шмидта 84. Если огибающая импульсов, снимаемых с диссектора 8, находится выше опорного уровня Но, то на триггер с ключа 82 поступают только положительные импульсы, первый из которых перебрасывает триггер в цо.-ое устойчивое состояние, а осгclJ bttûe на него не действуют из-за гистерезисности триггера. Если теперь огибающая пересекла опорный уровень НО и пошла ниже его, то с ключа на триггер начинают поступать отрицательные импульсы, первый из которых возвращает триггер в начальное состояние, а остальные на него не действуют.

Таким образом, каждый раз, когда огибающая пересекает опорный уровень, триггер перебрасывается. Изменение напряжения И на № 162344

Составитель П. И. Пятушко

Редактор Л. Г. Герасимова Техред A. А. Камышникова Корректор Новичкова

Поди. к печ. 6/VIII — 64 г. Формат бум. 60><90,q Объем 0,21 изд. л. аказ 1834)5 Тираж 1200 Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по дечам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4.

Типография, пр. Сапунова, 2 вы>:оде триггера дифференцируется дифференцирующей цепочкой 85, после чего продифференцированные импульсы разной полярности

Оз поступают на униполятор 86. С выхода униполятора импульсы одной полярности О> подаются на регистратор.

Предмет изобретения

Сканирующий компенсационный пирометр для определения изотермических линий плоских температурных полей, содержащий два оптических канала, расположенных под углом один к другому, по которым попеременно пере;.1ются изображения исследуемого плосI

2 кого температурного поля и излучение источника света, оттарированного по абсолютно черному телу, диссектор с фотоэлектронным приемником, усилитель-преобразователь и регистратор, отл и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и получения высоких динамических свойств, к ячейкам Керра подключен высокочастотный генератор, попеременно их запирающий, а генератор пилообразного напряжения подключен и пласгинам диссектора, на выходе которого включена усилительно-преобразовательная схема, передающая на регистратор изображения температурных кривых.