ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ ПИРОМЕТР

Предлагаемый пирометр относится к технике измерения температур по тепловому излучению нагретых тел и может быть использован, например в металлургической промышленности для дистанционного измерения температуры расплава металла или иных материалов.
Известен трихроматический способ определения температуры, см. авт. Свид. №1791730 кл. GOI 5/60.
1
2
3
Указанный способ включает выделение из потока излучения трех спектральных составляющих на длинах волн λ λ λ
Устройство по этому способу имеет объектив, монохроматическое устройство (светофильтры) для трех участков спектра и три приемника излучения, образующие три параллельных канала обработки сигналов. Перед каждым приемником излучения установлен фильтр, выделяющий из потока спектральную составляющую определенной длины волны λ. Все три фильтра расположены в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива. Соответственно также расположены приемники излучения. Конструкция пирометра по такому способу будет иметь большие габариты в поперечном направлении (диаметр тубуса).
Целью полезной модели является упрощение конструкции, уменьшение габаритов и повышение точности измерений.
Эта цель достигается тем, что приемники излучения расположены друг за другом, изолированы диэлектриком и собраны в виде пакета. В пакете имеется три приемника и два фильтра. Первый приемник имеет чувствительность в области длин волн, например λ=0,3-1,1 мкм. и выполнен в виде фильтра, пропускающего излучение с длиной волны, например, более 0,6 мкм. Второй приемник имеет чувствительность в
области длин волн, например λ=0,6-1,1 мкм и выполнен в виде фильтра, пропускающего излучение с длиной волны, например, более 0,9 мкм, третий приемник имеет чувствительность в области длин волн, например λ=0,9-1,1 мкм.
Схема пирометра приведена на чертеже.
Объектив 0 строит изображение на приемниках излучения 1, 2, 3, собранных в виде пакета П. Приемники излучения представляют собой кремниевую пластинку 5 мм толщиной 0,4 мм. Приемники 1 и 2 изолированы друг от друга диэлектриком 4, а приемники 2 и 3 - диэлектриком 5. Диэлектрики 4 и 5 выполнены в виде кольцевой прокладки, проложенной по периферии приемника. Диэлектрики 4 и 5 имеют толщину всего 0,5 мм, поэтому длина всего пакета до третьего приемника составит 1,8 мм. Объектив 0 имеет продольные аберрации нескольких видов. Поэтому в месте установки приемников возникает геометрическая аберрация, называемая аберраций дефокусировки и определяемая кружком размытия (инфракрасная термография в энергетике. А.В.Афонин, С.С.Сергеев и др., § 2.4.5 О глубине поля зрения, 2000 г.)
Это обстоятельство позволяет получать сигналы достаточной величины под воздействием излучения, падающего на каждый из трех приемников.
При использовании в пирометре в качестве информационного параметра спектрального распределения потока излучения измеряется отношение потоков излучения в двух, ограниченных различными фильтрами участках спектра:
При использовании трех участков спектра:
(Поскачей А.А., Чубаров Е.П., оптико- электронные системы измерения температуры, м. Энергия, 1979 г.)
В качестве приемников излучения применяются кремниевые фотодиоды.
1
1
2
2
3
3
2
1
3
1
2
Токи с фотодиодов 1, 2, 3 поступают в усилители 6а, 6б, 6в, которые затем подаются в аналогово-цифровые преобразователи 7а, 7б, 7в. Импульсы из этих блоков поступают в логарифмические преобразователи 8а, 8б, 8в, на выходе которых формируются импульсы, пропорциональные логарифм) входного сигнала по по амплитуде или длительности то А-Rln U А=Rln U, А=Rln U Эти импульсы поступают в синхронный коммутатор 9, который работает таким образом, что импульс А подается на один вход, а импульсы А и А, например через делитель R/R ко второму входу коммутатора.
Указанный делитель обеспечивает деление сигнала в два раза. Эту операцию можно выполнить с помощью логических элементов вычислительной техники. Далее сигнал поступает в микропроцессор 10 и на индикатор температуры. Таким образом, на указывающий прибор поступает сигнал
Предлагаемый пирометр обеспечивает повышение точности измерений за счет цифровой обработки информации, а также за счет использования трех каналов измерения в трех различных участках спектра. Пирометр, возможно, использовать в автоматических средствах сбора информации о состоянии объектов в широком диапазоне их динамического диапазона по
параметру температуры, а также в автоматических дистанционных средствах регулирования технологическими процессами.