ТРИХРОМАТИЧЕСКИЙ ПИРОМЕТР С ЛАЗЕРНЫМ УКАЗАНИЕМ ОБЛАСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Полезная модель относится к радиационной пирометрии и предназначена для контроля технического состояния транспортного средства (ТС) по бесконтактно регистрируемой температуре соответствующих элементов конструкции автомобиля.
Известен модуляционный радиометр инфракрасного излучения (Патент RU №2345333, МПК G01J 5/10, 2007 г.), содержащий сигнальный и опорный каналы, каждый из которых содержит оптическую систему и оптоэлектронный преобразователь, а также оптически связанный с сигнальным и опорными каналами модулятор излучения и соединительный с выходами каналов микропроцессор, включающий блок определения разности мощностей тепловых излучений в сигнальном и опорном каналах с источником опорного излучения и блоком суммирования с модулятором, установленном перед оптической системой, где источник опорного излучения оптически связан с опорным каналом, а выход микропроцессора подключен к первому входу блока суммирования, второй выход которого соединен с опорным источником излучения.
Недостатком данного радиометра является то, что в его конструкции не учитывается удаление объекта измерения от прибора. Авторы модернизируют конструкцию радиометра не учитывая особенностей автомобильной отрасли, а именно близкого размещении друг от друга нагретых элементов конструкции автомобиля и взаимовлияния их излучений на регистрацию модуляционным радиометром конечной величины. Это подтверждает ограниченность использования предложенного технического решения.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по функциональным возможностям, является (патент RU №2347198, МПК G01J 5/00, 2007 г.) трихроматический пирометр содержащий объектив, фотоприемники, перед каждым из которых установлен фильтр излучения, светоделительное зеркало, делящее поток на излучения на две составляющие, полевую диафрагму, усилители сигналов каждого фотоприемника, микропроцессор и индикатор температуры. Во второй составляющей потока излучения установлен одноплощадочный фотоприемник. Первая площадка двухплощадочного фотоприемника имеет повышенную чувствительность в видимой части спектора, вторая в - в коротковолновой области ИК - спектра. Одноплощадочный фотоприемник имеет повышенную чувствительность в средневолновой области ИК - спектра.
Недостатком описанного трихроматического пирометра состоит в том, что при регистрации температуры не учитываются влияния некоторых факторов на измерение температуры. Первый фактор - близкое расположение предметов с различной температурой друг от друга, вследствие этого возможно наложение волн и попадание излучения не принадлежащего объекту контроля на объектив пирометра. Второй фактор - удаление объектов измерения от объектива пирометра также уменьшает точность измерения фиксируемой температуры.
Причинами недостатков трихроматического пирометра - прототипа является то, что он не предназначался для контроля технического состояния транспортных средств по регистрируемой температуре соответствующих элементов конструкции автомобиля, которые могут располагаться близко друг от друга и иметь достаточно значимую разницу температур.
Техническим результат направлен на повышение точности трихроматического пирометра за счет индикации (указания) области измерения температуры объекта и определения расстояния до него.
Технический результат достигается тем, что в трихроматический пирометр содержащий объектив, фотоприемники, перед каждым из которых установлен фильтр излучения, светоделительное зеркало, делящее поток излучения на две составляющие, в одной из которых установлен двухплощадочный фотоприемник, первая площадка которого для видимой части спектра, а вторая для коротковолновой области ИК - спектра; во второй составляющей потока излучения установлен одноплощадочный фотоприемник для средневолновой области ИК - спектра, перед которым расположен фильтр, ограничивающий спектральный состав средневолнового потока ИК - излучения, а между полевой диафрагмой и светоделительным зеркалом установлена оптическая система, фокусирующая поток излучения на площадки фотоприемников, полевую диафрагму, усилители сигналов каждого фотоприемника, микропроцессор и индикатор температуры, при этом в трихроматический пирометр дополнительно введены: лазерные указатели области измеряемой температуры объекта и устройство определения расстояния до объекта измерения, с возможностью передачи соответствующей информации на процессор для корректирования данных, выводимых на индикатор.
Отличительными признаками являются наличие лазерных указателей области измеряемой температуры объекта и устройства определения расстояния до объекта измерения, с возможностью передачи соответствующей информации на процессор для корректирования данных, выводимых на индикатор.
На чертеже представлена схема трихроматического пирометра с лазерным указанием области измерения температуры.
Предлагаемое устройство содержит:
2 объектив;
3 лазерные указатели, излучающие лучи 1;
4 полевая диафрагма;
5 модулятор;
6 электродвигатель;
7 промежуточная оптическая система;
8 светоделительное зеркало;
9 фильтр;
10 одноплощадочный фотоприемник;
11 светофильтр;
12 двухплощадочный фотоприемник;
13, 14, 15 усилители;
16 микропроцессор;
17 индикатор;
18 устройство определения расстояния до объекта измерения.
Трихроматического пирометра с индикацией области измерения температуры имеет объектив 2, в фокальной плоскости которого расположена полевая диафрагма 4, ограничивающая пучок лучей поступающих в пирометр. Лазерные указатели 3, излучающие лучи 1, размещаются по периметру объектива 2 и установлены под необходимым углом для упреждения регистрации температуры посторонних объектов. В непосредственной близости от полевой диафрагмы установлен модулятор 5, вращаемый электродвигателем 6. На оптической оси объектива 2 расположена промежуточная оптическая система 7, фокусирующая поток излучения на фотоприемники. На некотором расстоянии от оптической системы 7 под углом к оптической оси объектива установлено светоделительное зеркало 8, которое делит поток излучения на две составляющие. В одной составляющей расположен двухплощадочный фотоприемник 12, а в другой составляющей одноплощадочнй фотоприемник 10. Перед двухплощадочный фотоприемник 12 установлен светофильтр 11, а перед одноплощадочным фотоприемником 10 - фильтр 9. Выход каждого фотоприемника 10, 12 подключен к соответствующему усилителю 13, 14, 15, сигналы с которых поступают на микропроцессор 16, который управляет работой индикатора 17. В тоже время, устройство определения расстояния до объекта измерения 18, основанное на принципе работы современных дальномеров широко применяемых в отраслях промышленности, передает величину расстояния до объекта измерения в процессор 16. После чего процессор 16 по специальному алгоритму производит вычисление корректирующего температуру коэффициента и передает ее уточненное значение на индикатор 17. Алгоритм, например, может быть задан инструкцией по эксплуатации пирометра. Для корректирования температуры в зависимости от расстояния до объекта произведите замер температуры объекта с расстояния 1 см, и 1 замер с расстояния 100 см. По результатам сравнения температуры одного и того же объекта в зависимости от расстояния процессором 16 вычисляется коэффициент для корректировки температуры, выводимой на индикатор 17. Все последующие измерения температуры объекта на различном расстоянии будут автоматически корректироваться в зависимости от удаленности пирометра.
Таким образом, лазерные указатели 3, излучающие лучи 1 для упреждения регистрации температуры посторонних объектов и указывающие область измерения температуры на объекте совместно с предлагаемой возможностью модернизации пирометра для корректирования температуры в зависимости от расстояния до объекта позволят повысить точность регистрации температуры узлов и агрегатов транспортных средств.