ОПТИЧЕСКИЙ ПИРОМЕТР

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к бесконтактному измерению температуры объектов и может быть использована в качестве средства бесконтактного измерения температуры объектов с температурой, близкой к температуре окружающей среды.
Известны пирометры, работающие по принципу сравнения излучения от объекта с излучением от образцового излучателя. Такие пирометры имеют большие размеры и требуют больших затрат электроэнергии, связанных с питанием образцовых излучателей.
Известен оптический пирометр, содержащий входную оптическую систему, зеркальный с двух сторон модулятор излучения, окуляр, приемник излучения, источник опорного излучения и устройство обработки сигнала, работающий по принципу сравнения излучения объекта с образцовым излучателем (патент ГДР №285687, G 01 J 5/62, опубл. 1989 г.). Пирометр характеризуется невысокой точностью измерения из-за не идеальности зеркального покрытия диска модулятора. Кроме того, пирометр имеет большие габариты и большие затраты на нагрев его и поддержание при постоянной температуре, к тому же пирометр требует входную фокусирующую оптическую систему, собственное излучение которой вносит погрешность в измерения.
Известно устройство для бесконтактного измерения температуры, которое содержит металлический с зачерненной внутренней поверхностью корпус, зеркальный прерыватель излучения на основе вибропреобразователя, приемник инфракрасного излучения и температурный датчик. Кроме того, оно содержит снабженную диафрагмами трубку с зачерненной внутренней поверхностью, со стороны входного отверстия которой расположена оптическая оправа с объективом для ИК-излучения, со стороны выходного отверстия - приемник излучения в виде пироэлектрического детектора на
ниобате лития. При этом в трубке перед приемником излучения выполнен паз для размещения зеркального прерывателя излучения. Часть трубки с приемником излучения соединена с корпусом через средства обеспечения высокого теплового сопротивления и расположена внутри корпуса с воздушном зазором. При этом температурный датчик расположен в непосредственном тепловом контакте с внутренней поверхностью трубки. Средства обеспечения высокого теплового сопротивления выполнены в виде канавки в стенке трубки или в виде вставки из теплоизолирующего материала (а.с.№1441210, G 01 J 5/06, опубл. 30.11.1988, Бюл. №44).
Известен оптический пирометр, содержащий последовательно расположенные модулятор с контролируемой температурой в качестве источника опорного излучения, расположенный в поле зрения приемника излучения, датчик температуры, объектив, приемник излучения и блок обработки сигналов. Модулятор выполнен из двух пар идентичных лопастей, подвижной и неподвижной, и установлен перед объективом таким образом, что подвижная лопасть расположена между неподвижной и объективом, при этом подвижная лопасть модулятора постоянно находится в поле зрения приемника излучения, а датчик температуры установлен на неподвижной лопасти модулятора патент №2196306, G 01 J 5/08, G 01 J 5/10, опубл. 2003.01.10).
В данной конструкции не полностью используется площадь входного окна коллиматорной трубы, что приводит к существенной погрешности замера температуры объекта.
Технический результат, на решение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении точности бесконтактного замера температуры объекта.
Технический результат достигается тем, что в оптическом пирометре, содержащем вращающийся лопастной модулятор, расположенный в коллиматорной трубе, источник опорного излучения с датчиком температуры, новым является то, что лопастной модулятор расположен под
углом к продольной оси коллиматорной трубы с возможностью перекрытия каждой лопастью сечения коллиматорной трубы при его вращении, источником опорного излучения является внутренняя поверхность коллиматорной трубы, а поверхности лопастей, обращенные к выходу коллиматорной трубы, выполнены зеркальными.
В оптическом пирометре лопастной модулятор может быть расположен под углом 45° к продольной оси коллиматорной трубы, а источник опорного излучения - снабжен регулятором температуры. Здесь источником опорного излучения является часть внутренней поверхности коллиматорной трубы, излучение которой воспринимает зеркальная поверхность лопасти модулятора.
Сущность полезной модели представлена на фиг.1, где:
1 - коллиматорная труба; 2 - входное окно коллиматорной трубы; 3 - лопастной модулятор; 4 - электродвигатель; 5 - источник опорного излучения; 6 - фокусирующее устройство; 7 - приемник излучения; 8 - датчик температуры; 9 - регулятор температуры.
Оптический пирометр содержит коллиматорную трубу 1 с входным окном 2, где расположен под углом 45° к продольной оси коллиматорной трубы лопастной модулятор 3 с электродвигателем 4. Модулятор 3 выполнен с возможностью перекрытия каждой лопастью сечения коллиматорной трубы при его вращении. Источником опорного излучения 5 является часть внутренней поверхности коллиматорной трубы 1, излучение которой воспринимают лопасти модулятора 3, поверхности лопастей, обращенные к выходу коллиматорной трубы, выполнены зеркальными.
Источник опорного излучения снабжен датчиком температуры 8 и регулятором температуры 9.
Оптический пирометр работает следующим образом.
Тепловой поток от объекта измерения через входное окно 2 проходит через отверстие в лопастном модуляторе 3, фокусируется в фокусирующем устройстве 6 (линза или зеркало) и попадает на пироприемник излучения 7.
При перекрытии потока излучения лопастью модулятора 3 пироприемник излучения 7 принимает поток излучения от источника опорного излучения 5, который отражается от зеркальной поверхности лопасти модулятора 3, обращенной к выходу коллиматорной трубы 1. Пироприемник излучения 7 генерирует сигнал, пропорциональный разности температур объекта и источника опорного излучения 5, которым является внутренняя поверхность коллиматорной трубы 1. Сигнал с пироприемника излучения 7 поступает в блок обработки (на фиг.1 не показано).
В предлагаемом оптическом пирометре попеременно в поле зрения пироприемника 7 будут находиться либо объект исследования, либо часть коллиматорной трубы 1, являющаяся опорным излучателем 5. Излучательная способность части внутренней поверхности коллиматорной трубы может быть заранее определена, кроме того, ее температура может строго контролироваться датчиком температуры 8 и при необходимости изменяться регулятором температуры 9. Здесь температура модулятора не контролируется, так как собственное излучение зеркальной лопасти пренебрежимо мало.