Візуальний пірометр

1. Візуальний пірометр, який містить пірометричну лампу та послідовно розташовані на одній оптичній осі об'єктив, діафрагму поля зору, нейтральний поглинаючий світлофільтр, окуляр, який 37832 ристовується у відомих візуальних пірометрах і суттєво впливає на точність вимірювання. Навіть у випадках введення поправки на випромінювальну здатність, похибка від впливу запилення вхідного вікна пірометричної лампи залишається нескомпенсована. Згідно (1), ця похибка матиме вигляд: D(DT ) » введення поправки на випромінювальну здатність об'єкта випромінювання. Відсутність пірометричної лампи розжарювання на оптичній осі пірометра і використання приймача не викликає похибок від вихідного вікна, оскільки після порівняння яскравостей об'єкта випромінювання і лампи, за допомогою приймача випромінювання вимірюється яскравість лампи, яка після зрівноваження завжди є рівною яскравості об'єкта при різних рівнях запилення вікна. При цьому приймач випромінювання реєструє інтенсивність свічення лампи, що є мірою вимірюваної температури і не залежить від електричних параметрів лампи. Таке конструктивне розміщення елементів пірометра дозволяє усунути вплив елементів пірометричної лампи на точність показів та передбачити можливість апріорного введення поправки на e(l,Т) і тим самим підвищити точність. На фіг. 1 зображений візуальний пірометр, а на фіг. 2 - візуальний пірометр з похилим дзеркалом, де 1 - об'єкт вимірювання; 2 - око спостерігача; 3 - об'єктив; 4 - нейтральний поглинаючий фільтр; 5 - пірометрична лампа; 6 - діафрагма поля зору; 7 - червоний світлофільтр; 8 - лупа апланатична; 9 - похиле дзеркало; 10 - оптична вісь пірометра; 11 - об'єктивна лінза пірометричної лампи розжарювання; 12-об'єктивна лінза приймача випромінювання; 13 - приймач випромінювання; 14 - підсилювач; 15 - пристрій введення поправки на випромінювальну здатність об'єкта вимірювання; 16 - функціональний пристрій; 17 – реєструючий пристрій; 18 - діафрагма окулярна; 19 – світлоділильник; 20 - окуляр. Візуальний пірометр містить послідовно розташовані на одній оптичній осі 10 об'єктив 3, діафрагму поля зору 6, нейтральний поглинаючий фільтр 4, окуляр 20, до складу якого входять лупа апланатична 8, червоний світлофільтр 7, діафрагма окулярна 18, оптично спряжену з окуляром 20 та приймачем випромінювання 13 пірометричну лампу 5, підсилювач 14, пристрій введення поправки на випромінювальну здатність об'єкта вимірювання 15, функціональний пристрій 16, реєструючий пристрій 17. Вихід приймача випромінювання 13 з'єднаний з підсилювачем 14, вихід якого з'єднаний разом з виходом пристрою введення поправки на випромінювальну здатність 15 з функціональним пристроєм 16, вихід якого з'єднаний з реєструючим пристроєм 17. Похиле дзеркало 9 встановлене для оптичного спряження пірометричної лампи 5 з окуляром 20. Візуальний пірометр замість похилого дзеркала 9 може містити розташований на оптичній осі 10 пірометра світлоділильник 19, оптично спряжений з пірометричною лампою 5, окуляром 20 та приймачем випромінювання 13 (фіг. 2). Об'єктивна лінза пірометричної лампи 11 для візування в окуляр та об'єктивна лінза приймача випромінювання 12 для візування на приймач призначені для покращення юстування пірометричної лампи 5 і є необов'язковими елементами пірометра. Юстування оптичної системи пірометра здійснюється таким встановленням похилого дзеркала 9 (фіг. 1) або світлоділильника 19 (фіг. 2), щоб T 2 × l еф (Т ) × Dt1(l ) (2) С2 × t1(l ) де Dt1(l) - зміна коефіцієнта пропускання вхідного вікна пірометричної лампи. Найбільш близьким до запропонованого є візуальний пірометр типу "Промінь" (див.: Пирометр визуальный промышленный "Промінь". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Внешторгиздат. Изд. № 1959У/82. -С. 6-7), який містить пірометричну лампу та послідовно розташовані на одній оптичній осі об'єктив, діафрагму поля зору, нейтральний поглинаючий світлофільтр, окуляр. Проте відомий візуальний пірометр не забезпечує достатньої точності вимірювання, оскільки розташування пірометричної лампи на оптичній осі пірометра не дозволяє уникнути похибки вимірювання температури від запилення вхідного вікна цієї лампи, зменшенням діаметра нитки розжарювання, впливу оточуючої температури, а відсутність можливості апріорного введення поправки на випромінювальну здатність, викликає похибку апроксимації. В основу винаходу поставлене завдання створити візуальний пірометр, в якому за рахунок нового конструктивного розташування елементів та зв'язків між ними дозволило б усунути вплив елементів пірометричноїлампи на точність показів та передбачити можливість апріорного введення поправки на e(l,Т) і тим самим підвищити точність. Поставлене завдання вирішується тим, що візуальний пірометр який містить пірометричну лампу та послідовно розташовані на одній оптичній осі об'єктив, діафрагму поля зору, нейтральний поглинаючий світлофільтр, окуляр, згідно винаходу, додатково містить приймач випромінювання, підсилювач, функціональний пристрій, реєструючий пристрій, причому пірометрична лампа оптично спряжена з окуляром та приймачем випромінювання, який з'єднаний через підсилювач з функціональним пристроєм, до входу якого приєднаний пристрій введення поправки на випромінювальну здатність, а вихід з'єднаний з реєструючим пристроєм. Поставлене завдання досягається також тим, що візуальний пірометр додатково містить розташований на оптичній осі пірометра світлоподільник, оптично спряжений з пірометричною лампою, окуляром та приймачем. Пірометрична лампа винесена за межі оптичної осі пірометра. При цьому не ставиться особливих вимог до конструкції самої лампи, значної її температурної і часової стабільності, в тому числі високих вимог до нитки розжарювання, вікон, вакууму тощо. Використаний функціональний пристрій пірометра повинен забезпечувати лінеаризацію вихідного сигналу від приймача випромінювання та 2 37832 ність і реєструється пристроєм 17. Покази реєструючого пристрою 17 відповідають виміряній температурі об'єкта 1. Оскільки після введення поправки на випромінювальну здатність при допомозі коефіцієнта k(T) матимемо: e(l,T×t1(l)×k(T)= 1 (3) T=Tя і D(DT)=0. (4) Таким чином, усувається похибка апроксимації (формула (1)) і вимірюється безпосередньо дійсна температура без використання формули переходу. Ефективна довжина хвилі 0,65 мкм в пірометрі збережена, що дає можливість використовувати відомі значення випромінювальної здатності за довідниковою літературою. В схемі пірометра повністю відсутній вплив запилення вікна пірометричної лампи, оскільки використане одне й теж саме вікно лампи для зрівноваження і вимірювання (фіг. 2). Вимірювання яскравості пірометричної лампи при допомозі приймача випромінювання дозволяє вибирати будь-яку за конструкцією лампу розжарювання, не зважаючи на конструкцію нитки, її часову чи температурну стабільність, що підвищує точність вимірювання в 1,5-2 рази. забезпечити одночасне візування зображення об'єкта 1 і пірометричної лампи 5 через окуляр 20 за допомогою ока 2, що розміщується на оптичній осі 10. Приймач випромінювання 13 встановлюється в зручному місці для візування на лампу 5. Перед початком вимірювання температури на пристрої введення поправки на випромінювальну здатність 15 встановлюють необхідне апріорне значення e(l,Т), що відповідає довідниковим даним при lеф=0,65 мкм для даного об'єкта вимірювання 1. За допомогою об'єктива 3 і окуляра 20 спостерігають за об'єктом вимірювання 1, температура якого вимірюється. Зміною струму пірометричної лампи 5 зрівноважують яскравість свічення пірометричної лампи 5 і яскравість свічення об'єкта 1 (за принципом зникаючої нитки у відомих візуальних пірометрах). Після зрівноважування цих яскравостей вимірюють інтенсивність свічення пірометричної лампи 5. При цьому потік випромінювання пірометричної лампи 5 поступає на приймач 13. Далі вихідний електричний сигнал підсилюється підсилювачем 14, поступає на функціональний пристрій 16 з введеною поправкою на випромінювальну здат Фіг. 1 Фіг. 2 3 37832 ___________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4