Brevet FR2511150A1 — publié le 19830211

i 15 $ Dispositif pour mesurer une température sans contact '. L'invention concerne un dispositif pour mesurer une température sans contact à base de pyrométrie par rayonnement, l'invention pouvant être utilisée en parti- culier pour des pyromètres portatifs pour des mesures de contr 8 le indépendantes de l'emplacement dans des condi- tions variables d'environnement, dans l'industrie, l'agriculture, et dans la médecine vétérinaire. On connatt déjà des pyromètres aussi bien porta- tifs que fonctionnant à poste fixe avec lesquels on ne peut obtenir une mesure de température utilisable qu'après équilibrage de la température du bottier avec la température environnante, c'est-à-dire quand les con- ditions de température dans le dispositif de mesures sont stables (voir Litter notices des firmes Ahlborn, Aga, Wahl et Mawitherm). On connatt en outre des pyromètres, portatifs et fixes à rayonnement variable, qui utilisent, comme ré- cepteurs des rayons, des bolomètres, des réflecteurs photo-électriques et des colonnes thermiques Avec ces appareils, il est nécessaire d'effectuer une compensa- tion de la sensibilité du récepteur de rayonnement en fonction de la température environnante, de sorte que l'on doit également s'astreindre à des opérations d'équilibrage relativement longues (Litter Notices des Firmes Heimann, Willianson Corpor). On conna t de plus des solutions qui utilisent un émetteur de rayons de comparaison thermostatisé ou/et un récepteur de rayons thermostatisé Ici également, il s'écoule un temps de mise en route du thermostat relati- vement long, après l'enclenchement de l'appareil jusqu'à ce que soit obtenue la stabilité de la température théo- rique du thermostat (Litter notices des firmes Heimann Gmb H, Barnes Eng /Corp et NPO Thermopribor Lwow). Les pyromètres connus jusqu'ici comportant un récepteur de rayonnement pyroélectrique nécessitent éga- lement une compensation de la modification de sensibilité du récepteur de rayonnement en fonction de la-température environnante et possèdent une durée de mise en route iné- vitable (Litter Notice de la firme Land Pyrometers Ltd). L'invention a en conséquence pour objet de sup- primer les inconvénients mentionnés des solutions techni- ques connues L'effet utile dans l'utilisation de l'in- vention réside principalement en ce que l*influence des changements de la température ambiante sur la mesure de la température reste faible Cette propriété est parti- culièrement importante dans les pyromètres portatifs qui doivent être mis en service dans des emplacements variables L'invention permet de mettre en service, immé- diatement après son enclenchement, l'appareil, comme il est souhaitable sans avoir à attendre d'abord d'opération d'équilibrage thermique En outre l'erreur d'addition subsistante pendant la mesure est sensiblement plus fai- ble qu'avec les solutions comparables connues. L'invention se propose de réaliser un dispositif pour mesurer sans contact la température d'objets à me- surer en particulier au voisinage de la température am- biante, à des températures variables de l'environnement dans lequel on obtient que l'instrument de mesure soit prêt à être mis en service immédiatement et que l'erreur d'addition due à l'influence de la température ambiante soit d'une importance à peu près négligeable. A cet effet, l'invention propose qu'il soit réa- lisé à l'intérieur du boîtier du pyromètre du dispositif, une chambre creuse fermée de toutes parts et noircie pour for- mer une chambre noire, dont les parois qui la limitent sont de préférence métalliques et qui est formée de préférence par un tube, qu'il se trouve entre le bottier du pyromètre et la chambre creuse un coussin d'air et que l'emplacement de la jonction entre le bottier du pyromètre et la chambre creuse présente, au voisinage immédiat de cet emplacement, une section transversale restreinte par exemple une gorge, ou qu'il se trouve entre le bottier du pyromètre et la chambre creuse, une matière isolante de la chambre, une fente disposée dans' la chambre creuse étant prévue pour recevoir un réflec- teur formant miroir et la fermeture du côté de l'objet de la chambre creuse s'opérant au moyen du capteur op- tique, relié avec cette chambre et présentant une op- tique infra-rouge, pendant que, en face du c 8 té de l'objet, un détecteur, de préférence un détecteur pyro- électrique au niobate de lithium limite la chambre creuse équipée de diaphragmes et qu'il est prévu, dans le sens de la vision à partir du détecteur ainsi en bon contact thermique avec la chambre creuse, un détecteur de la température. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels la figure 1 représente le dispositif suivant l'invention. la figure 2 montre une autre possibilité pour obtenir une grande résistance à la transmission de la chaleur Le dispositif suivant l'invention est construit suivant la figure 1 A l'intérieur du bottier du pyro- mètre 1 est placé un espace creux 2, formé de préférence par un tube, encapsulé et noirci Le c 8 té dirigé vers l'objet de la chambre creuse 2 est fermé par une opti- que à infra-rouge;, par exemple une lentille 3. En face de la lentille 3 se trouve un détecteur 4 Immédiatement derrière le point de jonction du bot- tier du pyromètre 1 et du tube 2, il est prévu une gorge 5 destinée à réduire la section transversale de la matière dans le tube 2 Le tube 2 présente une fente 6 disposée obliquement pour recevoir un écran 7 réflec- teur Il est disposé, dans la direction de la vue du détecteur 4 et en bon contact thermique avec le tube, un détecteur de température 8 Dans la chambre 2 se trouvent des diaphragmes 9 qui emp&chent que le rayon- nement du capteur optique 10, relié solidairement avec le bottier du pyromètre 1 et le tube 2, tombe en dehors du tube 2 sur le détecteur 4. La figure 2 montre un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention o lron utilise une ma- tiére il d'isolation thermique: de sorte que l'on ob- tient en mame temps une résistance importante à la transmission de la chaleur. Gr Rce à la disposition de la chambre creuse 2, avec sa faible résistance à la transmission de la chaleur au pyromètre 1, l'effet des changements de la température ambiante sur le résultat de la mesure est diminué Dans la fente 6 de la chambre creuse 2 se déplace l'écran réflecteur 7 qui réfléchit, dans l'état de recouvrement du rayonnement de l'objet, le rayonnement de la chambre creuse, capté par le capteur de température 8, sur le détecteur 4 Le rayonnement de la chambre creuse sert de rayonnement de comparaison Les changements sont captés au moyen du détecteur de température 8 et com- pensées, par exemple-au moyen d'un montage électroni- que. On utilisera de préférence, un détecteur pyro- électrique au niobate de lithium o la dépendance de la sensibilité au rayonnement par rapport à la température ambiante est si petite que l'on n'a pas besoin d'en tenir compte. R E V E N D I CA T I ON Dispositif pour mesurer la température sans contact fonctionnant suivant le principe du rayonnement variable, caractérisé en ce qu'il est réalisé, à l'in- térieur du bottier du pyromètre ( 1) du dispositif, une chambre creuse ( 2) fermée de toutes parts et noircie pour former une chambre noire, dont les parois qui la limitent sont de préférence métalliques et qui est formée de préférence par un tube, qu'il se trouve en- tre le bottier ( 1) du pyromètre et la chambre creuse ( 2) un coussin d'air ( 12) et que l'emplacement de la jonction entre le bottier du pyromètre ( 1) et la cham- bre creuse ( 2) présente, au voisinage immédiat de cet emplacement, une section transversale ( 5) restreinte par exemple une gorge, ou qu'il se trouve entre le bot- tier du pyromètre ( 1) et la chambre creuse ( 2), une ma- tière ( 11) d'isolation thermique une fente ( 6) dispo- sée dans la chambre creuse ( 2) étant prévue pour rece- voir un réflecteur ( 7) formant miroir et la fermeture du c 8 té de l'objet de la chambre creuse ( 2) s'opérant au moyen du capteur optique ( 10), relié avec cette cham- bre et présentant une optique infra-rouge ( 3), pendant que, en face du c 8 té de l'objet, un détecteur ( 4), de préférence un détecteur pyroélectrique au niobate de lithium limite la chambre creuse ( 2) équipée de diaphrag- mes ( 9) et qu'il est prévu, dans le sens de la vision à partir du détecteur ainsi en bon contact thermique avec la chambre creuse, un détecteur de la température ( 8).