ТЕПЛОВИЗИОННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С АКУСТООПТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к области тепловизионных методов измерения температуры объектов и может быть использована для контроля температуры распределенных объектов в виде электронагревательных печей, температура в которых распределена по поверхности или объему печи.
Известна тепловизионная система для температурной диагностики контролируемых объектов (СССР, авторское свидетельство, №699352, кл. G01J 5/04, 1979), содержащая оптический и измерительный блоки.
Недостатками данной системы являются недостаточная точность и ограниченные функциональные возможности.
За прототип принята тепловизионная система (патент РФ на полезную модель, №62700, кл. G01J 5/10, 2007), содержащая оптическую головку с защитным стеклом, фокусирующей линзой и входным торцом оптического волокна, выходной торец которого соединен с электронным блоком содержащим фотодиод, микроконтроллер и жидкокристаллический индикатор.
Недостатком данной тепловизионной системы являются ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в невозможности контроля температуры различных точек распределенных в пространстве объектов, и недостаточно высокая разрешающая способность.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функциональных возможностей контроля температуры различных точек распределенных в пространстве объектов и увеличение разрешающей способности тепловизионой измерительной системы.
Поставленная задача решается тем, что в тепловизионной измерительной системе содержащей оптическую систему, которая включает в себя оптическую головку с защитным стеклом, фокусирующей линзой и входным торцом оптического волокна, выходной торец которого соединен с электронным блоком, содержащим фотодиод, микроконтроллер и жидкокристаллический индикатор, в отличие от прототипа введен акустооптический преобразователь, а оптическая система содержит несколько распределенных по объекту оптических головок, состоящих их защитных стекол, фокусирующих линз и входных торцов оптических волокон, выходные торцы которых соединены оптически с акустооптическим преобразователем, на выходе которого размещены с равномерным шагом фотодиоды, а их выходы соединены электрически с микроконтроллером, с которым в свою очередь электрически соединены жидкокристаллический индикатор, устройство съема информации и клавиатура управления,
На фиг.1 представлена блок-схема заявляемой тепловизионной измерительной системы. На фиг.2 приведен акустооптический преобразователь на эффекте Рамана-Ната. На фиг.3 показана оптическая головка.
Контролируемым объектом 1 может быть раскаленный металл в электропечи, горячие кирпичи внутри печи, и другие изделия. Тепловым излучением 2 объекта являются электромагнитные волны.
1
2
N
1
2
N
1
2
N
В состав тепловизионной измерительной системы входит ряд оптических головок 3, 3,…3, размещенных в контролируемых точках объекта. Каждая из головок 3 соединена с помощью оптических волокон 4, 4,…4, с теми местами боковой поверхности акустооптического преобразователя на эффекте Рамана-Ната 5, вдоль которых возникают периодические неоднородности среды. На противоположной боковой поверхности акустооптического преобразователя 5 размещены соответственно приемники оптического излучения в виде фотодиодов 6, 6,…6. Фотодиоды соединены электрически с микроконтроллером 7, содержащим коммутатор электрических сигналов, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор. С микроконтроллером соединены электрически жидкокристаллический индикатор 8, устройство съема информации 9 и клавиатура управления 10.
Акустооптический преобразователь (фиг.2) содержит пластинку 11 из акустооптического материала, пьезоизлучатель 12, генератор радиочастоты 13, демпфер 14 для поглощения ультразвуковых волн 15, длиной волны θ и частотой Ω, излучаемых пьезоизлучателем 12.
Электромагнитные волны, излучаемые нагретым объектом, условно обозначены через 16. Их длина волны λ, а частота ω.
Периодические неоднородности среды 17, создаваемые при прохождении в них ультразвуковой волны, отражают под углом θ моды 18 порядка +1 электромагнитных волн светового диапазона при дифракции Рамана-Ната. Эти моды волн поступают на фотодиоды 16 (фиг.1).
Оптическая головка (фиг.3) состоит из цилиндрического корпуса 19, входного защитного стекла 20, фокусирующей линзы 21, входного торца 22 оптического волокна и крышки 23 крепления оптического волокна.
Заявляемая тепловизионная измерительная система работает следующим образом (фиг.1).
Электромагнитная волна 2 в виде светового излучения, создаваемого контролируемым объектом 1, поступает на оптические головки 3, а далее через оптические волокна 4 попадает на периодические неоднородности акустооптического преобразователя на эффекте Рамана-Ната 5, создаваемые в нем при прохождении через него ультразвуковой волны. Отраженные от этих неоднородностей моды света поступают на фотодиоды 6, в которых преобразуются в электрические сигналы, поступающие на вход микроконтроллера 7. Коммутатор микроконтроллера осуществляет коммутацию поступающих сигналов, которые далее, усиливаются усилителем, преобразуются в аналого-цифровом преобразователе микроконтроллера 7 в цифровой код и обрабатываются в микропроцессоре. Жидкокристаллический индикатор 8 отражает в цифровом виде температуру контролируемых точек. Работой микроконтроллера управляют с помощью клавиатуры управления 10. Устройство съема информации 9 обеспечивает запись необходимых данных на съемный носитель памяти.
Таким образом, предлагаемая тепловизионная измерительная система с акустооптическим преобразователем для контроля температуры объектов обладает расширенными функциональными возможностями по контролю температуры различных точек распределенных в пространстве объекта и увеличенной разрешающей способностью.