Способ бесконтактного измерения температуры

 

Изобретение относится к радиационной пирометрии, к способам бесконтактного измерения температуры объектов по тепловому излучению, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерений . Цель достигается тем, что объект визируют двумя одинаковыми чувствительными элементами через фильтры различной плотности . Изменяя одинаковым образом ток в цепи обоих элементов, добиваются равенства нулю разности их выходных сигналов и по их величине определяют искомую температуру объекта. 3 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 J 5/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ . КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР— ю ф Яф

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОП

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4652926/25 (22) 22.02,89 (46) 07,12.91. Бюл. N 45 (71) Институт технической теплофизики АН

УССР (72) Л.В.Гурьянов (53) 536.521 (088.8) (56) Патент ГДР N 235487, кл, G 01 К7/02, 1986.

Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. — M.: Металлургия, 1980, с. 434-438. (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к радиационной пирометрии, в частности к способам измерения температуры объектов по тепловому излучению их поверхностей, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведен график реализации способа; на фиг. 2 — схема визирования чувствительными элементами поверхности объекта измерения; на фиг, 3 — блок-схема устройства для реализации способа, Способ реализуется с помощью устройства (фиг. 2 и 3), включающего первый 1 и второй 2 идентичные параметрические чувствительные элементы, размещенные в фокусе идентичных собирающих линз 3 и 4, в полостях корпуса 5. Полости с чувствительными элементами 1 и 2 перекрыты первым

6 и вторым 7 фильтрами с различным пропусканием, имеющими тепловой контакт с корпусом 5. Чувствительные элементы 1 и 2

50 „„1696897 А1 (57) Изобретение относится к радиационной пирометрии, к способам бесконтактного измерения температуры объектов по тепловому излучению, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности измерений. Цель достигается тем, что объект визируют двумя одинаковыми чувствительными элементами через фильтры различной плотности, Изменяя одинаковым образом ток в цепи обоих элементов, добиваются равенства нулю разности их выходных сигналов и по их величине определяют искомую температуру объекта. 3 ил. (например, термопреобразователи сопротивления с номинальной статической харатеристикой преобразования 50 П по ГОСТУ включены последовательно в цепь суммирующего усилителя 8, вычитающего усилителя

9 и управляемого стабилизатора 10 тока.

Электрический контакт реэистивных чувствительных элементов 1 и 2 заземлен. Выход суммирующего усилителя 8 подан на вход двухполярного компаратора 11 с напряжением опор+Uon и — Don выход последнего— на вход управляемого регистратора 12, на второй и третий входы которого поданы выход вычитающего усилителя 9 и выход управляемого стабилизатора 10 тока, на вход управления которого подан выход суммирующего усилителя 8.

Сущность способа заключается в следующем, Выходные электрические сигналы термопреобразователей Е1, Е2 пропорциочальны температуре объекта измерения Тх, температуре самих термоп реобразовате1696897

40

55 лей, тепловым притокам (теплосбросу) or конструкции устройства (например, корпуса) и окружающей среды. Полезная часть выходного сигнала Š— Е, и Š— Е;,, Ер,, F, пропорциональны характеристикам устройства и окружающей среды, их температуре и температуре термопреобразователей Т, Тг.

Тогда для выходных сигналов можно записать соотношения

Et = k<(Tx" — T)") + ń

E2=k2(Tx Т2 ) + Е,,, (1) где k>, kz — коэффициенты, зависящие от характеристик объекта измерения, термопреобразователей, конструкции устройства и — показатель степени {обычно n =- 4...

5), При T1 =- T2 и прочих равных условиях (характеристики и температура корпуса, воздуха и т,д.) Е;,. = Е, Тогда из(1) Е1 Е2 = k1(Tx Т1 ) k2(Tx — Т2 ), (2) Но измерение производят при равенстве выходных сигналов термопреобразователей (T> =- T2) при идентичности термопреобразователей). Тогда Е > — Е -= О и из (2) k1(Tx" — Tl") = kZ(Txn — Гyn), (3) Так как kq A kg, то равенство (3) справедливо лишь в одном случае, когда Tl =- Т = Tx, Способ осуществляют следук>щим образом, Чувствительными элементами 1 и 2 визируют поверхность объекта измерения (фиг. 2). Между чувствительными элементами 1 и 2 в силу различия коэффициентов пропускания фильтров 6 и 7 возникает разность температуры, т.е. разность электрических сопротивлений чувствительных элементов ( — Rt ) > О. Суммирующий усилитель 8 усиливает разность падений напряжений на резистивных чувствительных элемента 1 и 2 (в силу заземления электрического контакта между ними) при прохождении по ним электрического тока от управляемого стабилизатора 10 тока, Эта разность падсний напряжений пропорциональна Rtt — Rtg, т.е, .пропорциональна разности температуры между чувствительными элементами 1 и 2, Выходной сигнал суммирующего усилителя 8 поступает на вход двухполярного компаратора 11, где сравнивается с напряжением опор +Uon и -Uon, а также на вход управления управляемого

20 стабилизатора 10 тока и в случае T1 — T2 > О, т.е. Вц — Rtz > О, обеспечивает повышение тока на выходе управляемого стабилизатора 10 тока, что приводит к разогреву резистивных чувствительных элементов 1 и 2, их температура повышается, разность температуры между ними снижается, снижается и разность электрических сопротивлений

Rt) — Rtg, и при токе lx стремится к нулю. При этом выходной сигнал суммирующего усилителя 8 оказывается в пределах опор +Uon и -Uon двухполярного компаратора 11, который, воздействуя на управляемый регистратор 12, обеспечивает регистрацию в нем тока Ix в цепи чувствительных элементов 1 и

2 и выходного сигнала Ux вычитающего усилителя 9. Сигнал Ux пропорционален сумме падений напряжений на резистивных чувствительных элементах 1 и 2 (в силу заземления электрического контакта между ними), т.е. пропорционален сумме электрических сопротивлений чувствительных элементов 1 и 2 (Rx) + Rxg) при токе Ix, т,е;

Rx + Rxg = 2Rx = f{lx, Ux), a Tx= gr(Rx)

Функция ф определяется из градуировочных таблиц по ГОСТУ или из акта метрологических исследований статической характеристики преобразования чувствительных элементов 1 и 2. В случае, если

Яц — Rtq < О, т.е. (Т1 — T2) < О, выходной сигнал суммирующего усилителя 8, воздействуя на вход управляемого стабилизатора 10 тока, обеспечивает снижение тока i в цепи чувствительных элементов 1 и 2, При этом вследствие теплообмена чувствительных элементов 1 и 2 с корпусом 5 и средой (воздухом) s полостях корпуса их температура снижается и (Rt —. Rt>) О, это продолжается до фиксирования (йц — Rt ) = О, когда ток

Ix в цепи чувствительных элементов 1 и 2 стабилизируется и двухполярный компара, тор 11 позволяет регистрацию 1х и Ux в управляемом регистрато ре 12, т.е. регистрацию Тх.

Преимущества изобретения по точности измерения и простоте реализации позволяют рекомендовать егодля практического использования при бесконтактном измерении температуры объектов в различных отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

Способ бесконтактного измерения температуры, включающий визирование поверхности объекта измерения двумя чувствительными элементами, отслеживание раз1696897 ности выходных сигналов чувствительных элементов, изменение электрического тока в цепи одного из чувствительных элементов до обеспечения равенства нулю отслеживаемой разности и последующую регистрацию выходных сигналов чувствительных элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, используют идентичные чувствительные элементы, а поверхность объекта визируют ими через два фильтра с различными коэффициентами пропускания, подают в цепи чувствительных элементов одинаковый электрический ток, осуществляют изменение электри5 ческого тока в цепях обоих чувствительных элементов, а при достижении равенства нулю отслеживаемой разности выходных сигналов регистрируют температуру хотя бы одного чувстви10 тельного элемента.

1696897

Составитель А.Труханов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Король

Редактор И.Шулла

Эаказ 4298 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101