Устройство для измерения температуры объекта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р»991182 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2Ы177 (21) 2548620/18-25 (51)М Кл з с-присоединением заявки ¹

С 01 J 5/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет ($3) УДК 536. 52 (088.8) Опубликовано 2301.83. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 23.01.83

Н.И. Домаренок и A.Ï. Достанко ,/

Р 1

В

Минский радиотехнический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

gw u C (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ОБЪЕКТА

Изобретение относится к телевизионной измерительной технике, посредством которой производится измерение и регулирование температур нагретых объектов по их телевизионному изображению, и может быть использовано для дистанционного регулирования темпера туры различных объектов с одинаковой излучательной способностью и применено в приборах для дистанционного измерения температуры.

Известно устройство для дистанционного измерения температуры нагретых объектов по их телевизионному изображению, содержащее последовательную цепь оптических элементов для совмещения изображения исследуемого объекта с нитью пирометрической лампы и для переноса совмещенного иэображения на фотокатод электронно-оптического преобразователя, выходной оптический сигнал которого посредством оптических элементов переноса изображения проецируется на мишень телевизионной передающей трубки, сигнал с которой подается на последовательно соединен.ные блок представления измеряемой информации и стрелочный измеритель температуры, позволяет измерить температуру нагретого объекта по его те левизионному иэображению: путем сравнения яркости его изображения с яркостью изображения нити накаливания пирометрической лампы, являющейся эталонным объектом. Ее температура контролируется косвенным способом по току накала. Температура исследуемого объекта определяется в момент визуального уравнивания яркостей исследуемого и эталонного объектов путем изме.нения оператором тока какала $1J и 2/.

Это ус т ройс тв о для дис та нционного измерения распределений теплового поля, использующее такой способ сравнения яркостных температур нагретых объектов по их телевизионному изображению, не обладает высокой точностью измерения температуры вследствие неточного и субъективного характера срав нения яркостных температур исследуемого объекта и эталонного источника.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее передающую телевизионную камеру, на вход которой через систему совмещения проецируются изображения исследуемого объекта наблюдения и эталонной пирометрической лампы накаливания, а выход соединен

991182 со входом видеоконтрольного устройства,один из выходов которого соединен со входом блока выбора точки на теле. визионном растре, а второй — со входом блока выделения и измерения видеосигнала в заданной точке, причем выход блока выбора точки на телевизионом растре соединен со вторым входом лока выделения и измерения видеосигнала, выход которого соединен со входом блока цифровой индикации темпера- 0 туры (g) .

Система контроля изображения рабо" тает следующим образом.

Иэображение исследуемого нагретого объекта и нити накаливания пирометрической лампы проецируется на мишень телевизионной передающей камеры, сигнал с которой поступает на видеоконтрольное устройство. На экране последнего визуализируется тепловая картина наблюдаемого и эталонного объектов 2О

Сигналы пилообразной формы кадровой и строчной разверток видеоконтрольного устройства подаются на входы пороговых устройств (компараторов) блока выбора точки на телевизионном растре и управляют его работой. B свою очередь, сигнал с выхода блока выбора точки на телевизионном растре управляет работой блока выделения и измерения видеосигнала в заданной точке. 30

О температуре судят по цифровому индикатору блока индикации температуры, проградуированному по пирометрической лампе. Процесс градуирования представляет собой процесс последовательного сравнения яркостных температур исследуемого и эталонного объектов путем уравнивания показаний измерительного блока при поочередной .регистрации температуры исследуемого и эталонно- 4g

ro объектов.

Этот процесс сравнения температур .двух объектов трудоемок, требует тщательной переградуировки при исследовании объектов с различными излучательными способностями и особенно усложняется при наблюдении нестационарных тепловых полей.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем автоматизации процесса -сравнения температур двух объектов. указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введе ны последовательно соединенные второй блок выбора точки на телевизионном растре, второй блок выделения и измерения видеосигнала в заданной точке, блок сравнения яркостных температур и нагревательное устройство, соединенное с эталонным объектом, при60 этом второй вход блока сравнения яркостных температур соединен с выходом первого блока выделения и измерения видеосигнала в заданной точке, второй вход второго блока выделения и измерения видеосигнала в заданной точке соединен с вторьм входом первого блока выделения .и измерения видеосигнала в заданной точке, а вход второго блока выбора точки на телевизирнном растре соединен с входом первого блока выбора точки на телевизионном растре.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

В ус тройс тв о входя т объек ты наблю-. дения 1 и 2, система 3 совмещения иэображений этих объектов, инфракрасная телевизионная камера 4, видеоконтрольное устройство 5, блоки б и 7 выбора точек на телевизионном растре, блоки 8 и 9 выделения и измерения видеосигнала в этих точках, блок 10 сравнения яркостных температур, нагревательное устройство 11 объекта. 2. Система совмещения 3 изображений двух объектов наблюдения 1 и 2 является оптическим устройством, имеющим две независимые оптические оси и позволяющим совмещать в своей фокальной плоскости изображения двух объектов, разнесенных в пространстве.

Телевизионная передающая камера 4 формирует телевизионный видеосигнал стандартной формы, соответствующий изображениям наблюдаемых объектов.

Видеоконтрольное устройство 5 устройство, воспроизводящее телевизионный видеосигнал на экране приемной телевизионной трубки, на котором можно наблюдать изображение исследуемых объектов.

Блоки б и 7 выбора точки на телевизионном растре, управляемые синхроимпульсами кадровой и строчной частоты от видеоконтрольного устройства; позволяют путем сравнения пилообразных напряжений пороговыми устройствами с регулируемыми уровнями срабатывания выработать импульсы напряжения, соответствующие по своему временному положению выбранной точке на телевизионном растре.

Блоки 8 и 9 выделения и измерения видеосигнала с заданной точки телевизионного растра позволяют выделить из видеосигнала только ту его часть, которая соответствует по своему временному положению импульсу от блока выбора точки на телевизионном растре, и измерить амплитуду выделенной части видеосигнала, которая пропорциональна яркостной температуре наблюдаемых объектов в выбранных точках.

Блок 10 сравнения яркостных темпе-. ратур анализирует и сравнивает напряжения, подаваемые на его входы с двух блоков выделения и измерения видеосигнала.В случае неравенства этих напряжений на его выходе появляется напряжение той или иной полярности, величина которого пропорциональна разности напряжений на его входах.

991182

Кагревательное устройство 11 — этс управляемое устройство, задаваемый температурный режим которого находится в прямой зависимости от напряжения на управляющем входе.

Изображения объектов 1 и 2 с помощью системы совмещения 3 проецируются на мишень телевизионной передающей камеры 4 и визуализируются на экране видеоконтрольного устройства 5.

Строчные и кадровые синхроимпульсы

;последнего управляют работой блоков

Hi и 7 выбора точек на телевизионном растре. С помощью этих блоков выбираемые точки совмещаются с иэображениями нагретых объектов, температуры ко- 15 торых необходимо уравнять ° Выходные . сигналы блоков выбора точек на телевизионном растре управляют работой аналоговых ключей блоков 8 и 9 вице" ления и измерения видеосигналов в за- yg данных точках, на вторые входы которых подается видеосигнал с видеоконтрольного устройства. Сигналы с выходов блоков 8 и 9 сравниваются в блоке 10 сравнения яркостных температур, выходной сигнал которого с. помощью нагревательного устройства 11 регулирует температуру объекта 2. Процесс регулирования происходит до тех пор, пока температуры наблюдаемых объектов 30 в контролируемых точках не уравняются.

В примере применения изобретения в устройстве для дистанционного измерения температуры токоведущих дорожек

H резистивных 9JIBMBHToB интегральных 35 схем в качестве эталонного объекта 2 используется тонкопленочный слой такого же материала и нанесенного на подложку таким же технологическим методом, что и исследуемый проводник или резистор в микросхеме 1, температура которого измеряется. Излучение от этих объектов с помощью системы совмещения 3 изображений попадает на мишень инфракрасного видикона передающей телевизионной камеры 4, визуали- 45 зируется на экране видеоконтрольного устройства 5 и анализируется в блоке

11 автоматического регулирования температуры эталонного объекта, нагревательное устройство которого регули- 50 рует температуру эталонного объекта 2.

Температура эталонного объекта контролируется пленочной термопарой с помощью измерительного устройства, по показаниям которого судят об истинной 55 температуре исследуемого объекта наблюдения.

Изобретение может использоваться также в качестве системы автоматического регулирования температурного gg режима накого-либо технологического процесса. В этом случае эталонный .объект нагревается до необходимой для данного технологического процесса температуры и термостатируется, а сигна л обратной св я э и от системы ав тома" тического регулирования температуры заводится на нагревательное устройство данного технологического процесса (волочение проволоки, плкщение или прокатка микролент и т.д.).

Таким образом, на основании рассмотренных примеров можно сказать, что предлагаемое устройство позволяет автоматизировать процесс сравнения температур двух объектов. Это, в свою очередь, позволяет автоматизировать ряд технологических процессов, связанных с измерением и регулированием температуры.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры объекта по телевизионному иэображению, содержащее исследуемый и эталонный объекты наблюдения, иэображения которых поступают на вход оптической системы совмещения двух изображе

1 ний,*. выход которой соединен с последовательно соединенными передающей телевизионной камерой, видеоконтрольньм устройством, блоком. выбора точки на телевизионном растре и блоком выделения и измерения видеосигнала в заданной точке, второй вход которого соединен с вторым выходом видеоконтрольного устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыаения точности измерения путем автоматизации процесса сравнения температур двух объектов, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй блок выбора точки .на телевизионном растре, второй блок выделения и измерения видеосигнала в заданной точке, блок сравнения яркостных температур и нагревательное устройство, соединенное с эталонным объектом, при этом второй вход блока сравнения яркостных температур соединен с выходом первого блока выделения и измерения видеосигнала в заданной точке, второй вход второго блока выделения и изме-. рения видеосигнала в заданной точке соединен с вторым входом первого блока выделения и измерения видеосигнала в заданной точке, а вход второго блока выбора точки на телевизионном растре соединен с входом первого блока выбора точки на телевизионном растре.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 337766990033, кл. Н 04 N 7/02, 1972.

2. Патент Франции 9 2119944, кл. G 01 .Т 5/00, 1971.

3. Патент Великобритании 9 1357940, кл. G 1A, 1974 (прототип) .

991182

Составитель В. Зуев

Техред О.Неце Корректор О. Билак

Редактор В. Лазаренко

Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 110/55

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4