Способ измерения температуры
асар „„
ЙАТЕрт: р
ОП ИСАЙ И Й
ИЗОБРЕТЕНИЯ
368500
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 22.1V.1971 (М 1652217/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 26.1.1973. Бюллетень № 9
Дата опубликования описания 10.IV.1973
М. Кл. 6 Olj 5/60
Комитет по делам иаобретениЯ и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 536.521(088.8) Автор изобретения
Д. Я. Свет
Институт металлургии им. А. А. Байкова АН СССР
Заявитель
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ где
Изобретение относится к области пирометрии сто излучению, испускаемому контролируемым объектом.
Известны опособы повышения точности измерения температуры по излучению за счет использования потоков излучения в двух и оолее областях опектра. Сущность этих способов заключается в том, что из сигналов, пропорциональных соответствующим лучистостям, образуют отношения и по величине последних определяют температуру. Для видимой области спектра измеренная таким образом температура носит название цветовой.
Недостатком цветового метода пирометрии является его более низкая, чем у яркостного, чувствительность. Известно, что чувствитель ность бихроматического метода со значением эквивалентной длины волны хуже, чем у яркостного, например, созначени/, /,g ем эффективной длины волны Х в — =
/,g /,2 — !.y
Л раз. Так как Ха) 4, то всегда: ) 1. В пре/, цизионных измерениях, метрологической практике и случаях, когда методическая .погрешность за счет нечерноты излучения не существенка, это уменьшение точности является существенным недостатком.
По предлагаемому способу из сигналов, соответствующих выделенным в двух и более
5 спектральных интервалах и несущих и нформацию о температуре, образуют результирующий сигнал, являющийся их произведением, которое может быть проинтегрировано. Причем, из полученных произведений может быть
10 также образован результирующий сигнал в виде их отношения.
Практически получение сигнала в виде произведения сигналов эквивалентно получению сигнала в виде суммы логарифмов перехпно15 жаемых сигналов.
Так, если bp (4, Т) и bp (Kg, Т) — спектральные лучистости черного тела со значениями эффективных длин волн i i и Х, то в предлагаемом способе результирующий сигнал В
20 (/$ /.2, Т) в пределах применения закона Вина будет иметь вид
У = const B(/,,i.,T) = const В,(i.,T) b,(i,,T), 25
U = const.C"-i,-5/.— ехр
Р 1 2 / т
i„ /,s
i,s
/, -+- /,2
Пусть л )Х, тогда очевидно, что Х (Х/.
ЗЫ500
/ „ : /i /. . ., /.
1 г и
Предмет изобретения
Составитель И. Дубсон
Редактор О. Филиппова Техред Т. Курилко Корректоры: А. Николаева и М. Коробова
Заказ 744/13 Изд. Мз 212 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Следовательно, чувствительность иредздагаемого способа выше, чем монохроматического яркостного, для наиболее короткой длины волны 4
5 в — = раз.
/г /г
Если одна из длин волн выбрана в синефиолетовой области опектра 4=04 мкм, а другая — в красной Х2 — — 0,6 мкм, то результи- 10 рующая длина волны будет
/з = 0,24 МКМ.
Таким образом, предлагаемый способ в
1,66 раз чувствительней, чем яркостный в синей области спектра и 2,5 раза, чем в красной.
Если обе длины волны выбраны близко, например 4=1,0 мкм, Хз — — 1,1 мкм, то /з =
=0,5 мкм, и т. д.
Практически оба сигнала, пропорциональ- 20 ные соответствующим спектральным лучистостям, являются функциями времени (/). Вид этих функций f (/) и f (/) определяется,применяемым в пирометре методом модуляции, например с помощью Фурье — спектрометра с 25 модулятором, формирующим широкополосные псевдошумовые сигналы.
Результирующий сигнал Ут (t), отображающий значение измеряемой температуры (Т) представляет из себя интеграл произведения 30 обеих функций
U,(t) = const(f, (t) f, (t) dt, (1) о
Математически правая часть выражения 35 (1) представляет из себя не что иное, как функцию взаимной корреляции сигналов f> (t) и fg (t). В связи с этим да нный способ пирометрии можно называть взаимно корреляционным, При использовании в качестве функций 40
f > (t) и f2 (t) одной и той же спектральной лучистости, на пример f2 (t) (это соответствует случаю 4-+K2), но измеренной в следующий промежуток времени 1+И, результирующий сигнал можно написать в виде 45
U,(t) = const) f,(t) f,(t+ At)dt о
Это соответствует функции автокорреляции.
На писанные соотноше: ия указывают на известные из теории случайных процессов преимущества этого способа в смысле ломехоустойчивости, в частности на увеличение соотношения сигнал — шум и другие. В данном способе могут быть использованы не две, а более (3, 4...) спектральных лучистости, Очевидно, что в этом случае
Соответственно результирующий сигнал, регистрируемый корреляционным пирометром будет
Следует также отметить, что влияние нечерноты излучения может быть не хуже, чем в обычных яркостях.
Действительно, пусть Х1 и 3,2 (4=Ха=А) .выбраны близкими, тогда для ряда веществ можно положить, что е, =ег=е. Очевидно, что в этом случае результирующая поправка ЬТз определяемая, как это обычно делается в пирометрии, в величине обратных температур, л /;
АТз 1П но 2
С г
// 1 г таким образом
2 /, Лт = " 1n.= in. = ЛТ
2Сг Сг где ЛТт — поправка в обычном монохроматическом методе яркостной пиромегрии с длиной волны 4
1. С|пособ измерения температуры путем выделения потоков излу.чения, несущих:информацию о температуре,,по крайней мере в двух участках спектра, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности выделения информации о температуре, образуют сигнал, ра вный произведению и сигналов, соответствующих выделенным потокам излучения, по которому судят о температуре контролируемого объекта.
2. Способ ло и. 1, отличающийся тем, что полученное произведение дополнительно интегрируют.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что результирующий ситнал образуют в виде отношения произведений сигналов, соответствующих выделенным потокам излучения.
