Цифровой двухканальный пирометр спектрального отношения

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

25050I

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 421, 9/01

Заявлено 16.XI I.1967 (№ 1203772/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 12 т/111.1969. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 14.1.1970

МПК G 0114

УДК 536.521.082.52 (088,8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В. А. Шостак, А. К. Митрохин, В, М. Штопко, А. В. Кочубей и

В. М. Зайцев

Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии

Заявитель

ЦИФРОВОЙ ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПИРОМЕТР

СПЕКТРАЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ

Изобретение относится к технике измерения температур по тепловому излучению нагретых тел и может быть использовано, например, в металлургической промышленности.

В известных цифровых двухканальных пирометрах спектрального отношения, содержащих нуль-органы, следящие триггеры, схемы совпадения и схему дискретного считывания, в качестве чувствительных элементов использованы фотодиоды.

Однако возможности использования фотодиодов в этих пирометрах ограничены, так как повышение точности измерения возможно только при тщательном терм остатировании фотодиодов или качественной температурной компенсации их тока «утечки» через n — р-переход. Термостатирование фотодиодов неизбежно связано с усложнением конструкции и возрастанием габаритов датчика. Температурная компенсация токов «утечки», вследствие разброса характеристик фотодиодов и нестабильности во времени этих токов, принципиально не может быть полной во всем рабочем диапазоне температур фотодиодов.

Предлагаемый пирометр отличается от известных тем, что он снабжен источником .напряжения смещения, выполненным в виде генератора экспоненциального напряжения, одна шина которого, например минусовая, под2 ключена к общей точке фотодиодов, а вторая шина — через нагрузочные сопротивления соответственно к их анодам.

Это отличие позволяет повысить точность

5 измерения.

Блок-схема предложенного устройства представлена на чертеже.

Оптическая система 1 выделяет из спектра теплового излучения тела (на чертеже не по10 казано) два узких участка спектра и фокусирует их на фотодиодах 2 и 8. Последние включены по схеме фотодиодного режима с раздельными сопротивлениями 4 и 5 нагрузки (величины которых соответственно равны Ri

15 и Яв) и общим источником напряжения смещения, которым служит генератор б экспоненциального напряжения. К полюсам фотодиода 2 подключен вход нуль-органа 7, к полюсам фотодиода 8 — вход нуль-органа 8.

20 К выходам нуль-органов 7 и 8 подключены соответственно следящие триггеры 9 и 10. Выходы следящих триггеров 9 и 10 подключены к первым входам схем 11 и 12 совпадения, а выходы последних — к входу схемы 18 изме25 рения интервала времени, выполненной, например, аналогично соответствующей части схемы цифрового вольтметра с время-импульсным преобразованием. Схемы 11 и 12 пропускают только те сигналы, которые поступают

30 на их входы во время генерации экспоненци

250501 ального напряжения генератором б. Хронизатор 14 выполняет следующие функции: а) осуществляет запуск и срыв генерации генератора б экспоненциального напряжения; б) на время генерации экспоненциального напряжения подает на вторые входы схем 11 и 12 совпадения импульсы напряжения; в) в промежутках между импульсами экспоненциального напряжения переключает при необходимости нуль-органы 7 и 8 с режима усиления на режим коррекции нуля и обратно; г) управляет работой схемы 13.

Пирометр работает следующим образом.

Сигналы теплового излучения участков спектра, имеющих эффективные длины волн

i.> и Х вызывают пропорциональные немодулированные фототоки фотодиодов 1р, и If,, От генератора б через сопротивления 4 и б нагрузки к фотодиодам 2 и 3 периодически прикладывается напряжение смещения, изменяющееся по экспоненциальному закону. Частота следования импульсов генератора б выбирается в зависимости от необходимого быстродействия пирометра, а перепад уровней экспоненты в каждом импульсе — таким, чтобы ь заданном интервале измеряемых температур выполнялись следующие неравенства:

У (U р ) 1/Лашах ъ р (Ify,юп!и ъ а палат a min где U — напряжение генератора экспоненциального напряжения б.

Если, например, экспоненциальное напряжение изменяется по убывающему закону, то в начале каждого импульса экспоненты на полюсах фотодиодов 2 и 8 устанавливаются отрицательные напряжения. При этом полярность выходных напряжений нуль-органов 7 и

5 8 такова, что следящие триггеры 9 и 10 находятся в исходном состоянии, при котором уровни их выходных напряжений принимаются за нулевые. По мере спада экспоненциального напряжения генератора б, отрицательные

10 напряжения на фотодиодах 2 и 8 уменьшаются, поочередно переходят через нуль, а затем возрастают в положительном направлении.

F, моменты изменения знака этих напряжений выходные напряжения нуль-органов 7 и 8

15 также изменяют знаки на обратные и опрокидывают соответственно триггеры 9 и 10. Импульсы напряжения этих триггеров через схемы 11 и 12 совпадения, на вторых входах которых уже имеются напряжения от хрониза20 тора 14, поступают на вход схемы 18, измеряющей посредством дискретного считывания интервал времени между передними фронтам и этих импульсов.

Предмет изобретения

Цифровой двухканальный пирометр спектрального отношения, содержащий фотодиоды, нуль-органы, следящие триггеры, схемы

30 совпадения и схему дискретного считывания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен источником напряжения смещения, выполненным в виде генератора экспоненциального напряжения, З5 одна шина которого, например минусовая, подключена к общей точке фотодиодов, а вторая шина — через нагрузочные сопротивления

LooòâåòñòBåHío к их анодам, 250501

Составитель В. С. Агапова

Техред Т. П. Курилко Корректор Т А Абрамова

Редактор С. И. Хейфиц

Типография, пр. Сапунова, 2 аказ 3562i9 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5