Пирометр спектрального отношения

Изобретение относится к радиационной пирометрии. Пирометр имеет термостат, в который помещены приемники излучения, светоделительное зеркало и линза оптической системы, фокусирующая поток излучения на приемники излучения. Термостат выполнен в виде теплоизолированной камеры, в которую встроен датчик температуры, управляющий термоэлектрическим элементом Пельтье. Теплоизолированная камера содержит теплообменник, на стенке которого установлен термоэлектрический элемент Пельтье. Технический результат - уменьшение ошибок, связанных с влиянием температуры окружающей среды. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к радиационной пирометрии, в частности к средствам бесконтактного измерения нагретых тел, и может быть использовано для измерения температуры расплавов различных материалов, когда температура окружающей среды существенно влияет на точность измеряемой температуры.

Известны пирометры спектрального отношения, см. например, изобретение по а.с. SU 1800295.

Известный пирометр спектрального отношения содержит оптически связанные объектив, апертурную и полевую диаграммы, светоделительное устройство и приемники излучения, соединенные с измерителем отношения сигналов. Светоделение потока излучения от нагретого тела осуществляется с помощью установленного под углом к оптической оси объектива светофильтра в виде полупрозрачного зеркала. Это зеркало расщепляет поток излучения на два луча, перпендикулярных друг другу, поступающих на входы приемников излучения.

Указанное изобретение является прототипом заявленного технического решения.

Известный пирометр не обеспечивает учета температуры окружающей среды в показаниях температуры нагретых тел, измеряемых пирометром.

Показания радиационного пирометра должны однозначно соответствовать температуре объекта. Однако приемник излучения получает энергию не только от измеряемого источника, но и от корпуса пирометра, имеющего температуру окружающей среды. В качестве приемников излучения широко используются кремниевые и германиевые фотодиоды. Указанные фотодиоды имеют очень разную зависимость темнового тока от температуры, влияющей на точность измеряемой температуры.

Одним из способов уменьшения ошибок, связанных с влиянием температуры окружающей среды, является поддержание постоянной температуры среды, в которой находятся светодиоды. Целью изобретения является уменьшение ошибок, связанных с влиянием температуры окружающей среды.

Эта цель достигается тем, что пирометр снабжен термостатом, в который помещены приемники излучения, светоделительное зеркало и линза оптической системы, фокусирующая поток излучения на приемники излучения. В качестве одного из приемников излучения используется германиевый фотодиод, а в качестве второго - кремниевый двухплощадочный фотодиод. Темновой ток кремниевых фотодиодов слабо изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, в то время как темновой ток германиевых фотодиодов при изменении температуры от 20 до 50°С может изменяться в 3÷5 раз. Поэтому при вычислении отношения сигналов ошибки показаний пирометра могут достигать существенных значений.

Помещение приемников излучения в термостат и поддержание в нем постоянной температуры позволяет учитывать температуру окружающей среды в расчетах истинной температуры и свести к минимуму возможные ошибки измерения. Термостат выполнен в виде теплоизолированной камеры, в которую встроен датчик температуры, управляющий термоэлектрическим элементом Пельтье. Теплоизолированная камера содержит теплообменник, на котором установлен элемент Пельтье.

На чертеже изображена конструктивная схема предлагаемого пирометра.

Пирометр имеет объектив 1, на оптической оси которого установлена полевая диафрагма 2. Параллельно диафрагме 2 расположен модулятор 3, вращаемый двигателем 4. Внутри корпуса 5 пирометра помещен термостат 6, в котором расположено светоделительное зеркало 7, одноплощадочный германиевый фотодиод 8 и двухплощадочный кремниевый фотодиод 9. Линза 10 оптической системы пирометра встроена в стенку термостата 6 и фокусирует излучение, испускаемое объектом, на фотодиоды 8, 9. На боковой стенке 11 термостата 6 закреплен теплообменник 12, имеющий полость 13 для хладоагента. Подвод хладоагента осуществляется через штуцер 14. На теплообменнике 12 установлен термоэлектрический элемент Пельтье 15, который управляется электронным блоком 16 по сигналам датчика температуры 17. На платах 18, 19 расположены электронные приборы, обрабатывающие сигналы, поступающие с фотодиодов 8, 9.

Сигналы с фотодиодов 8, 9 поступают в блок 20, в котором происходит измерение отношения сигналов. Сигналы с блока 20 поступают на вход индикатора результатов измерения 21.

Сигналы с плат 18, 19 поступают также в блок 21.

Таким образом, индикатор 21 может показывать температуру внутри термостата 6, а также температуру измеряемого объекта.

Излучение от объекта проходит через объектив 1, ограничивается полевой диафрагмой 2, а затем с помощью линзы 10 и светоделительного зеркала 7 фокусируется на фотодиодах 8, 9. Одновременно с этим происходит измерение температуры внутри термостата. Если эта температура превышает допустимое значение, то на индикаторе 21 появляется соответствующий сигнал. Согласно этому сигналу оператор обеспечивает поступление хладоагента в полость 12. В качестве хладоагента может использоваться вода из магистрального водопровода.

На предприятии ООО «Техно-АС» по данному изобретению изготовлен опытный образец, который прошел испытания и рекомендован для постановки на производство и реализацию на рынке.

1. Пирометр спектрального отношения, содержащий оптически связанные объектив, полевую диаграмму, светоделительное зеркало и приемники излучения, соединенные с измерителем отношения сигналов, выход которого подключен к входу индикатора результатов измерения, отличающийся тем, что пирометр имеет термостат, в который помещены приемники излучения, светоделительное зеркало и линза оптической системы, фокусирующая поток излучения на приемники излучения.

2. Пирометр спектрального отношения по п.1, отличающийся тем, что термостат выполнен в виде теплоизолированной камеры, в которую встроен датчик температуры, управляющий термоэлектрическим элементом Пельтье.

3. Пирометр спектрального отношения по п.2, отличающийся тем, что теплоизолированная камера содержит теплообменник, на котором установлен термоэлектрический элемент Пельтье.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к теплофизике. .

Изобретение относится к приборам для измерения мощности инфракрасного излучения и может быть использовано для бесконтактного измерения температуры. .

Изобретение относится к измерительным медицинским приборам, более определенно, к системе и способу измерения внутренней температуры тела человека путем выявления и анализа ИК-излучения в наружном слуховом проходе пациента.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, устройствам для измерения температуры нагретых изделий в высокотемпературных технологических процессах.

Изобретение относится к энергетической фотометрии и может быть применено в качестве средства бесконтактного измерения температуры объектов в широком диапазоне. .

Изобретение относится к измерительной технике

Пирометр // 2365882
Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к теплометрии и может быть использовано при обнаружении теплового излучения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры расплава. Устройство для измерения температуры расплава, в частности расплавленного металла, содержащее оптическое волокно и направляющую трубку, имеющее погружной конец и второй конец, противоположный погружному концу. Оптическое волокно частично располагается в направляющей трубке. Внутренний диаметр направляющей трубки больше наружного диаметра оптического волокна. Причем первая втулка располагается на погружном конце или внутри направляющей трубки близко к погружному концу направляющей трубки. При этом оптическое волокно подается через втулку и причем втулка уменьшает зазор между оптическим волокном и направляющей трубкой. Технический результат - повышение информативности измерений температуры за счет поддержания непрерывности измерений посредством непрерывной подачи оптического волокна. 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температурных полей в помещении, а также для оценивания динамики изменения состояния температурного поля. Способ измерения температурного поля в помещении включает измерение датчиками температуры в контрольных точках и получение числовых значений температуры. Измерение температуры в контрольных точках осуществляется бесконтактным способом пирометром, измеряющим температуру газовой среды по температуре поверхности датчика и формирующим в течение долей секунды значение этой температуры в виде числа, передаваемого в вычислительное устройство. Устройство измерения температурного поля в помещении содержит датчики температуры, устройство считывания значения температуры и вычислительное устройство. Каждый датчик температуры выполнен в виде пластины из металла толщиной не более 0,1 мм, а считывающим устройством значений температуры является пирометр, преобразующий и передающий полученную информацию в вычислительное устройство. Технический результат - повышение информативности инструментальных измерений при одновременном упрощении процесса измерений. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплофизике и может быть использовано для определения радиационных характеристик поверхностей и покрытий твердых тел. В отличие от известного способа определения излучательной способности твердых материалов, заключающегося в том, что воздействуют на исследуемый образец с помощью лазерного излучения, измеряют истинную контактную температуру Т поверхности образца в процессе воздействия, одновременно бесконтактно определяют интенсивность излучения от образца и используют полученные данные для определения излучательной способности, в предложенном способе воздействуют на образец лазерным излучением, преобразованным в тепловое излучение, после равномерного нагрева образца преобразованным лазерным излучением измеряют в исследуемом спектральном диапазоне длин волн теплового излучения от образца от λ1 до λ2 яркостную температуру Тя поверхности образца, по которой судят об интенсивности теплового излучения от образца. При этом яркостную температуру Тя поверхности образца измеряют одновременно с измерением истинной температуры Т поверхности образца в одной и той же точке рабочей зоны нагрева поверхности образца. Осуществляют расчет интегральной излучательной способности ε в спектральном диапазоне длин волн теплового излучения от образца от λ1 до λ2 с использованием полученных экспериментальных данных по следующему соотношению на основе формулы Планка где С1=2πhc2=3,7413⋅10-16 Вт⋅м2, C2=hc/k=1,4388⋅10-2 м⋅К - первая и вторая константы излучения; λ - длина волны теплового излучения от образца, Tя и Т - экспериментально полученные соответственно яркостная и истинная температуры поверхности образца в один и тот же момент времени и в одной и той же точке поверхности образца. Также предложено устройство для определения излучательной способности твердых материалов, в котором за источником лазерного излучения с оптической схемой на его оси перед образцом в непосредственном контакте с ним размещен преобразователь лазерного излучения в тепловое излучение - тепловой конвертор, обеспечивающий равномерный нагрев образца в рабочей зоне. Конвертор и образец расположены в экранированном теплоизоляционном боксе. За образцом на оси источника лазерного излучения в качестве средства измерения интенсивности излучения от образца установлен оптический пирометр с областью визирования с характерным размером, не превышающим размер рабочей зоны равномерного нагрева образца. Технический результат - повышение точности определения теплофизических параметров. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх