Brevet FR2010972A1 — publié le 19700220

La présente invention concerne un dispositif de détection de la distribution des températures dans un corps chaud et plus particulièrement un dispositif utilisant un appareil de télévision en couleur pour usage industriel. 5 Généralement, un corps chaud émet des rayons calorifiques selon un taux défini par sa température de surface et son coefficient de rayonnement calorifique. Par conséquent, si on reçoit à travers une lentille optique les rayons calorifiques rayonnes par un corps chaud et si on les focalise sur la surface photo-ÎO électrique d'un tube de prise de vues, par exemple un appareil du type vidicon, il se forme une configuration d'image de potentiel correspondant à la distribution des températures sur le corps chaud pour les parties de celui-ci pour lesquelles on désire procéder à cette détermination. Si les signaux image d'un tel vidi-15 con sont reproduits, il est possible de faire apparaître sur. la surface fluorescente d'un tube image la distribution des températures du corps chaud, placé dans le champ de l'appareil vidicon, avec les intensités correspondantes et de représenter dans son ensemble un tel objet sous la forme d'une image correspondant à 20 sa distribution des températures. On peut en outre envisager d' obtenir un réseau de distribution des températures qui se trouvent dans une gamme déterminée, en extrayant les signaux image correspondant aux lignes isothermes qui rentrent dans ledit réseau. Toutefois, le dispositif traditionnel de détection de la 25 distribution des températures d'un corps chaud au moyen d'un appareil du type vidicon donnait lieu à des difficultés pour faire apparaître les zones respectives de température rentrant dans cette distribution des températures, en utilisant simultanément une pluralité de lignes isothermes. Alors que le dispositif anté-30 rieurement connu était capable de suivre des modifications momentanées dans la distribution des températures en:utilisant un dispositif de contrôle dit détecteur , il était incapable de faire apparaître le réseau fidèle de distribution des températures de l'objet. 35 En outre, l'indication des zones de température d'un objet se trouvant dans les limites d'une gamme imposée, uniquement au moyen de lignes isothermes, ne donnait pas la valeur absolue des températures avec une grande précision et ne montrait pas non plus ]eurdistribution relative sur toute l'étendue de l'objet. De même, 40 quand la distribution des températures dans la totalité du dit "1 BAD original 69 19785 2 2010972 •r- >■ était représentée sous la forme d'une intensité en utilisant un détecteur, il. était pratiquement impossible de distinguer la valeur absolue des zones respectives de température,, Tels étaient les inconvénients auxquels on se heurtait avec les dis-5 positifs antérieurement connus. . En conséquence, l'un des buts de la présente invention est d'éliminer les insuffisances ci-dessus décrites et de parvenir à un procédé de détection de la distribution de. la température dans un corps chaud selon lequel on intègre les valeurs relevées des 10 zones de température du dit corps chaud dans les parties voulues, sur la base dTun temps d'observation donné, pour faire apparaître d'après les valeurs moyennes ainsi obtenues la valeur moyenne des lignes isothermes respectivess en assurant, par ce moyen, un réseau fidèle de distribution des températures de ce corps» 15 La présente invention a pour objet un disposi-tif pour dé terminer la distribution des températures d'un corps chaud, qui comprend un tube de prise de vues qui reçoit, les rayons calorifiques rayonnés par le corps chaud à travers une lentille optique de manière à les focaliser sur le plan photo-électrique dudit 20 tube et à obtenir par ce moyen un réseau ou distribution du signal image qui corresponde au réseau ou distribution des charges créé par la distribution des températures du corps chaud, dans les parties voulues de celui-ci, ledit dispositif de détermination comprenant en outre un dispositif de traitement des données coi-25 portant un circuit servant à répartir le réseau de signal image, prélevé sur le tube de.prise de vues, en une pluralité de par.ties qui correspondent au nombre désiré de subdivision d'un écran image et à détecter les modifications momentanées du réseau de distribution des températures pour chaque subdivision de ce genre, 30 et un circuit d'intégration des valeurs de ces modifications momentanées sur la base d'une durée d'observation donnée pour obte-. nir la valeur moyenne des- .modifications momentanées,- le; dispositif comprenant en outre un circuit pour engendrer une tensi.on apte à la formation d'un réseau de distribution-des températures ..repré-35 sentant la valeur moyenne des. lignes isothermes respectives à -- par-tir -d'«n signal image correspondant. à la.. valeur moyenne de chacune des dites subdivisions., ,e.t un tube image qui reçoit, an signal .. .--mage à partir d;j.di t circuit générateur .ds- tension- et -êait appa-. ra5Mre une image d'intensité «levés ;cp2rscp.cï|dan: t ..audi.t signal 40 sur la surface fluorescente dudit tube image. BAD ORIGINAL 69 19785 3 2010972 Ltinvention sera décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: Fig. 1 est un schéma bloc simplifié d'un dispositif de détection de la distribution des températures d'un corps chaud, se-5 Ion une forme de réalisation de la présente invention; Figs 2a à 2h donnent des exemples de formes' d'ondes montrant le fonctionnement réel des diverses parties du circuit représenté dans la figure 1; Fig. 3 est un schéma détaillé des circuits d'un dispositif 10 d'indication de la valeur moyenne des lignes isothermes respectives, dispositif qui constitue la partie principale d'un appareil tel que représenté dans la figure 1; Fig. 4 représente schématiquement les subdivisions d'un écran image selon la forme de réalisation précitée; 15 Fig. 5 montre les formes d'onde des signaux pour la subdi vision dudit écran image. L'invention consiste à intégrer les valeurs relevées des zones de température d'un objet dans ses parties voulues, au moyen d'un organe de traitement des données et sur la base d'une durée 20 de détermination donnée, de façon à fournir, en partant des valeurs moyennes ainsi obtenues, la valeur moyenne d'une pluralité de lignes isothermes, en faisant apparaître ainsi successivement le réseau de distribution des températures de l'objet dans les parties voulues de ce dernier. La présente invention permet en 25 outre de faire apparaître distinctement, en des teintes correspondantes, les zones de température respectives incluses dans le réseau de distribution des températures. Dans la figure 1, 11 désigne un tube de prise de vues, par exemple un tube vidicon, qui est construit de façon à recevoir 30 les rayons calorifiques rayonnés par les parties voulues d'un corps chaud constituant l'objet, par exemple par le niveau de la charge au sommet d'un haut-fourneau,' le blindage de ce haut-four-neau, un four rotatif ou divers appareils électriques, et de façon à en extraire un signal image correspondant au réseau de dis-35 bribution des températures associé à ces rayons calorifiques. Les signaux image V^... correspondant au réseau des charges images (non représenté) apparaissant dans le plan photo-électrique d'un tube vidicon, selon la figure 2a,sont intercalés entre les signaux horizontaux de synchronisation Hs2*** qui assurent le balaya- 40 ge de la trame et qui sbnt émis parle tube vidicon il. Les èi- p ,\D ORIGINAL 69 19785 4 2010972 gnaux image V^.». comprenant les signaux horizontaux de syn chronisation Hsl, Hs2... sont envoyés à un circuit 13 de traitement des signaux à travers un amplificateur 12 constituant un dispositif de réglage de la couleur. Ce circuit de traitement 13 est 5 destiné à couper les signaux à un niveau approprié V pour éliminer les signaux horizontaux de synchronisation Par ce circuit ne sont émis que les signaux image V , V2..0, comme ceux de la figure 2b, lesquels correspondent au réseau de distribution des températures voulu. 14 désigne un circuit de réglage lO automatique de la température qui est prévu, si nécessaire, pour le réglage de l'appareil vidicon 11 par réaction négative. Ce circuit 14 détecte normalement ou de façon intermittente le niveau de base des débits, par exemple, du circuit 13 de traitement des signaux de manière à maintenir constamment stable l'effet de 15 prise de vue de l'appareil vidicon» Les signaux image de sortie V^, V2... provenant du circuit 13 de traitement des signaux sont appliqués à un contrôleur vidéo 15 de façon à être reproduits directement sous la forme d'images infrarouges en noir et blanc, et également à un circuit 16 de 20 production d8une tension d'isotherme. Ce circuit 16 répartit la distribution des températures de l'objet chaud en une pluralité de zones de température désignées par R^, R2, R^ et R^ dans la figure 2b, si le niveau du signal image (non représenté) concorde bien, par exemple, avec ladite distribution des températures,, 25 Ainsi se trouve formée une tension d'isotherme composite V dont la forme d'onde est en marches d'escalier, comprenant, comme représenté dans la figure 2c, une pluralité de tensions d'isotherme V.^, V^2, et présentant différents niveaux de tension, par utilisation d'une pluralité de circuits du type Schmidt qui 30 ont réglé par exemple une pluralité de niveaux de tensions dsiso-therme T^, 1^ et 1^ correspondant aux parties de bordure des zones de température subdivisées précitées R^, R2, et R^ à leurs valeurs de seuil. Si on désire extraire un niveau donné quelconque de tension d'isotherme, par exemple on Ie détecte 35 par différence en retranchant les autres niveaux, à savoir Vt4, Vt2 e"t réseau composite global du niveau de tension. On obtient ainsi un réseau signal image d'isotherme constitué par une pluralité de tensions isothermes V-^l * et vtl4 BAD ORIGINAL 6? 19785 5 2010972 comme représenté dans les figures 2d à 2çs„ Ce réseau du signal apparaît sous une intensité élevée comme le réseau de distribution des températures de l'objet chaud, dans ses parties voulues. Si, dans ce cas, on fait apparaître les parties interposées entre les 5 lignes isothermes, à savoir et T2 et et ainsi que et T^, dans un tube récepteur de télévision en couleur selon des teintes distinctes séparées, on obtient un effet extrêmement intense pour l'affichage du réseau de distribution des températures. ÎO Comme stade supplémentaire pour détecter le réseau de dis tribution des températures d'un objet chaud dans ses parties voulues, par un procédé d'obtention de valeurs moyennes en fonction du temps ce qui est le premier but de la présente invention, comme mentionné ci-dessus, les signaux image V^, V2.9. , tels que 15 représentés dans la figure 2b et obtenus à partir du circuit 13 de traitement des signaux, sont appliqués à un circuit d'écrêtage 18 agencé, si nécessaire, de façon à supprimer les parties non nécessaires des ondes de tension, puis sont soumis à une conversion au moyen d'un circuit de conversion analogique-numérique 20 désigné par 19, pour former des signaux image ... sui vant ^indication numérique comme représenté dans la figure 2h» Ensuite, les signaux image de sortie V^, V^,,. fournis par ce circuit de conversion analogique-numérique 19 passent, ainsi que cela sera décrit ci-après, tour à tour à travers des premier à 25 troisième moyens 20 à 22 de traitement des données et sont conduits dans un organe constitué par un tube 23 de réception des images de télévision en couleur pour distinguer, par les nuances, le réseau moyen de distribution des températures. La figure 3 est une représentation de détail des premier à 30 troisième moyens 20 à 22 de traitement des données,, les signaux image , V^».. soumis à la conversion analogique-numérique par le circuit 19 de conversion analogique-numérique sont appliqués par exemple à neuf circuits de déclenchement G^, Gi2* G13® G21® G22' G23* G31' G32 et G33" CeS c^rcuits ^ déclenchement G^à 35 correspondent aux neuf subdivisions d'un écran de prise de vue comme représenté dans la figure 4. Les constituants du signal image correspondant à ces subdivisions sont contrôlés sélectivement par les signaux de déclenchement GH^, GH2 et GH^ agissant dans le sens horizontal et les autres signaux de déclenchement BAL) QfliGiNAL 69 19785 6 2010972 GV,5 .?V et GV„ agissant dans le sens vertical, Dans le cas consi- _L " - Ci " déré, le nombre des subdivisions a été fixé à neuf, mais il est possible de subdiviser l'écran de prise de vues en n'importe quel nombre voulu de subdivision, suivant la précision demandée pour la 5 détermination et le procédé de traitement servant à obtenir les valeurs moyennes. Si les signaux de déclenchement GH^ à GH^ et GV^ à GV^ appliqués aux circuits de déclenchement G^ à G^ respectivement sont réglés de façon à obtenir des formes d'ondes divisées en lO fonction du temps comme représenté dans la figure 5, on obtient à la sortie des circuits de déclenchement G^ à G33 des signaux correspondant aux subdivisions de l'écran de prise de vues comme représenté dans la figure 4$ et ils sont ensuite retenus temporairement dans les circuits mémoires 1 à 9 (M^ à constituant 15 le deuxième moyen 21 de traitement des données,, Les signaux provenant des circuits mémoires à sont intégrés en fonction d'une durée d'observation donnée, par un organe 24 de traitement, pour ltobtention de valeurs moyennes, qui consiste en un compteur ou un dispositif analogue utilisant par exemple une 20 pluralité de circuits bistables R - S et ils sont recueillis sous la forme de valeurs moyennes en fonction du temps. Ces signaux sont ensuite soumis, si on le désire, à une conversion les transformant de la forme numérique à la forme analogique, par un convertisseur indépendant numérique-analogique désigné par 25, pour 25 former des signaux image correspondant au réseau de distribution des températures de l'objet chaud dans les parties voulues de celui-cio Les signaux de ce convertisseur .numérique-analogique désigné par 25 représentent les signaux image du dit réseau qui ont été obtenus pa r 1 établissement de la moyenne de leurs valeurs 30 momentanées en fonction d'une base de temps convenablement choisie» Si ces signaux image sont enregistrés dans un magnétoscope désigné par 26, il est ensuite très commode de réaliser ultérieurement la reproduction et lîétu-de du réseau de distribution des températures établi sur des moyennes correspondant à une période . 35 de longue durée„ . Le troisième moyen 22 de traitement des donnée- comprend un circuit 27 de réglage des. signaux; .pour fournir des signaux image accumulés-au magnétoscope désigné par 26a Lorsque-les ni-.veaux des signaux image fournis; par le. deuxisne moyen -21.de trai- MâommiAL 69 19785 7 2010972 tement des données qui représentent le réseau de distribution des températures moyennes en fonction du temps sont en bon accord avec les valeurs déterminées pour les températures de l'objet chaud dans les parties voulues, le circuit 27 de commande précité 5 est actionné approximativement par le même dispositif que le circuit 16 de génération de la tension isotherme selon la figure 1, c'est-à-dire qu'il donne naissance à une pluralité de tensions isothermes moyennes correspondant à une pluralité de lignes isothermes dont les moyennes ont été établies sur la base d'un 10 intervalle de temps convenablement choisi, et il en résulte la formation d'un réseau de signaux image des lignes isothermes dont la moyenne a été établie à peu près comme dans le cas des figures 2e à 2eu Les signaux image de sortie dudit circuit 27 de commande du signal de tension donnent naissance à des signaux image de té-15 lévision en couleur dans lesquels, par exemple, les parties situées entre les lignes isothermes voisines sont distinguées par des nuances distinctes au moyen d'un circuit mélangeur 28 d'indication des couleurs formé par le circuit matrice connu. Ainsi, sur un tube 23 d'un récepteur d'images de télévision en couleur, 20 on fait apparaître un réseau de distribution des températures moyennes en fonction du temps qui présente des nuances distinctes» C'est ainsi par exemple que, dans le cas oû la gamme de températures d'un objet est divisée en neuf parties, la première, la quatrième et la septième zones comptées à partir de la partie la 25 plus basse sont représentées par des nuances correspondant aux trois couleurs fondamentales qui sont le bleu, le vert et le rouge. Les autres zones, c'est-à-dire la secondes la troisième, la cinquième, la sixième, la huitième et la neuvième apparaissent dans des nuances contenant deux quelconques des trois couleurs 30 fondamentales bleu, vert et rouge, combinées dans la proportion convenable. En conséquence, la distribution réelle de la température moyenne en fonction du temps d'un objet est représentée par un réseau des nuances correspondant aux températuresc En ce qui concerne le temps nécessaire pour que les si-35 gnaux parviennent au magnétoscope désigné par 26, le circuit mémoire est alimenté en permanence avec des informations de sorte qu'il se produit un temps mort pour chaque cycle de calcul des valeurs moyennes. Toutefois, ce temps mort est a»importance négligeable par rapport au temps fixé pour 1'intégration, et il 40 est également contrôlé par un dispositif de contrôle des réseaux bad original 69 19785 8 2010972 momentanés de sorte qu'il ne se pose aucun problème au sujet de ce temps mort. Pour une élimination complète du temps mort, il est judicieux de prévoir un autre groupe de circuits mémoire montés en parallèle avec le premier, et d'utiliser les deux groupes 5 tour à tour. Comme mentionné ci-dessus, la présente invention permet de représenter en valeurs moyennes, par rapport à un temps donné d1 observation, le réseau de distribution des températures d^un objet chaud, dans les parties voulues de cet objet, d'afficher une plu» 10 ralité de lignes isothermes sous la forme de leur valeur moyenne en fonction du temps,et en plus de faire apparaître de façon tout à fait distincte et fidèle les caractéristiques complètes du réseau de distribution des températures dudit objet. De plus, comme les valeurs des modifications momentanées du réaeau de dis» 15 tribution des températures d'un objet, dans ses parties voulues, peuvent être contrôlées par un dispositif de contrôle9 ces modifications peuvent être comparées au réseau moyen de distribution des températures obtenu par la présente invention. Ainsi, la comparaison de ces réseaux momentanés moyens et recherchés de 20 distribution des températures permet un contrôle facile de la température. En outre, quand on suit les valeurs des modificatiens momentanées des températures, les organes de traitement des données sont déjà en circuit, de sorte qu'un réseau de distribution des températures représentant des valeurs qui sont des moyennes 25 sur une période donnée, peut également être détecté immédiatement à n'importe quel moment voulu. Comme le procédé de la présente invention pour la détection dJun réseau moyen de distribution des températures est du type sans contact, il peut être utilisé pour indiquer le réseau 30 de distribution des températures par exemple du niveau de la charge au sommet d'un haut-fourneau, et il est également en mesure de faire apparaître la température de surface du blindage d'un haut fourneau ou d'un four rotatif, ainsi que le réseau de distribution des températures à 1 intérieur d'appareils électriques 35 variés, avec une bien plus grande précision que cela n'a été possible avec le procédé connu antérieurement, ce qui assure ainsi un avantage industriel considérable. BAD ORIGINAL 69 19785 9 2010972 REVENDICATI O N S 1.- Un dispositif de détection du réseau de distribution des températures d'un corps chaud, caractérisé en ce qu'il comprend un tube de prise de vues recevant à travers une lentille 5 optique les rayons calorifiques rayonnés par le corps chaud, pour les focaliser sur le plan photo-électrique dudit tube et obtenir par ce moyen un réseau du signal image qui corresponde au réseau de charges correspondant à la distribution des températures du corps chaud, dans des parties voulues de celui-ci, un organe de 10 traitement des données, qui comprend un circuit servant à subdiviser le signal du signal image recueilli à partir dudit tube en une pluralité de parties correspondant au nombre désiré de subdivisions de l'écran image, et qui détecte les modifications momentanées du réseau de distribution des températures pour cha-15 cune desdites subdivisions, ainsi qu'un circuit d'intégration des valeurs de ces modifications momentanées sur la base d*un temps dfobservation donné en vue d'obtenir une valeur moyenne des modifications momentanées, un circuit produisant une tension apte à donner naissance à un réseau de distribution des températures 20 représentant la valeur moyenne des lignes isothermes respectives à partir d'un signal image correspondant à la valeur moyenne de chacune desdites subdivisions et un tube destiné à recevoir un signal image en provenance dudit circuit produisant une tension et faisant apparaître une image d'intensité élevée correspondant 25 audit signal sur la surface fluorescente dudit tube0 20~ Un dispositif de détection du réseau de distribution d'un corps chaud selon la revendication 1, caractérisé en ce "que les organes de traitement des données comprennent une pluralité de signaux de déclenchement pour la subdivision d'un écran de 30 prise de vues en une pluralité de subdivisions dans le sens de la longueur et dans le sens transversal, des circuits mémoires pour la conservation temporaire des signaux de déclenchement obtenus à partir des dits circuits de déclenchement, et des organes de traitement en vue de l'obtention de valeurs moyennes par intégra-35 tion des débits sortant des circuits mémoire sur la base d'un temps d'observation donné, de manière à obtenir des valeurs moyennes en fonction du temps.