Пірометр спектрального відношення

Винахід відноситься до області вимірювальної техніки і може бути застосований для вимірювання температур важкодоступних об'єктів (тіл чи середовищ). Відомий пірометр відношення [див. Назаренко Л.А., Слипушенко В.П., Ромоданов И.С. і ін.//Український метрологічний журнал. - 1995. - вип.1. - с.26-31], який містить оптичну систему, послідовно з'єднані фотоприймач, підсилювач та вольтметр. Відомому пристрою властива недостатня точність вимірювання температури, обумовлена нелінійністю, довгостроковою і температурною нестабільністю функції перетворення фотоприймача. Останнє є причиною появи похибки від нелінійності, адитивної і мультиплікативної складових систематичної похибки. Відомому пристрою також властива похибка, обумовлена впливом середовища на інтенсивність потоку випромінювання від досліджуваного об'єкта. Відомий пристрій не забезпечує визначення коефіцієнта перепускання середовища і його урахування при визначенні дійсного значення температури. Крім того всі фотоприймачі чутливі до впливу температури оточуючого середовища. Це призводить до появи додаткових адитивної, мультиплікативної і нелінійної складових похибки результату вимірювань. Термостатування фотоприймача і МДМ-підсилювача частково забезпечує зменшення згаданих похибок, тому що створення термостатів з похибкою термостатування ±0,1°К практично ускладнено. Відомий пірометр відношення [див. A.c. СРСР №1584530A1, кл. G01J5/22, бюл. №34, 1995], що містить оптично зв'язані оптико-механічну систему і приймач випромінювання, вихід якого через підсилювач і синхронний детектор з'єднаний з регістратором, а також блок синхронізації, зв'язаний з оптико-механічною системою, і фазорушійну схему, ви хід якої приєднаний до управляючого входу син хронного детектора, а вхід — до першого виходу блока синхронізації, крім того пірометр містить опорний випромінювач, оптично спряжений з оптико-механічною системою, і блок пошуку екстремуму, а фазорушійна схема виконана керуючою, при цьому вхід керування фазорушійної схеми з'єднаний з виходом блока пошуку екстремуму, вхід якого приєднаний до виходу синхронного детектора, а вхід керування - до другого виходу блоку синхронізації. Відомому пристрою властиві нелінійність, довгострокова і температурна нестабільність функції перетворення фотоприймача. Нелінійність характеристик призводить до появи похибки від нелінійності, адитивної і мультиплікативної складових систематичної похибки результату вимірювання. Поряд з цим в даному пристрої не виключається вплив зовнішніх дестабілізуючих факторів, які призводять до зміни його спектральних характеристик, що також обумовлює додаткові частотні похибки вимірювання. Крім того, не вказується яким чином враховується коефіцієнт, який залежить від параметрів пристрою і середовища. Відомий також пірометр відношення [див. патент України №55947, кл. G01J5/08, бюл.№4, 2003], що містить оптично з'єднані між собою по основній оптичній осі заслінку, яка екранує потік випромінювання, перший скляний об'єктив, перший сірий клин, обтюраторний диск із синхронним двигуном, напівпрозоре дзеркало, апертурну діа фрагму, перший оптико-електронний канал вимірювального перетворення, в якому оптично з'єднані між собою другий скляний об'єктив, перший світлофільтр, перший фотоприймач, вихід якого підключений через послідовно з'єднані перший МДМ-підсилювач та перший фільтр нижніх частот до першого аналого-цифровий перетворювача, вихід якого підключений через загальну шину до мікропроцесора, канал візуалізації зображення об'єкта дослідження, який включає третій скляний об'єктив та відбивне дзеркало, послідовно розташовані на допоміжній оптичній осі параболічне дзеркало, другий світлофільтр, фокусуючу лінзу та джерело монохроматичного випромінювання, додатковий світловипромінювальний діод, який оптично з'єднаний із розташованим на протилежній стороні обтюраторного диска широкосмуговим фотоприймачем, вихід якого через формувач синхроімпульсів підключений до входу синхронізації першого МДМ-підсилювача, та з'єднані між собою через загальну шину мікропроцесор, регістр числа, цифровий відліковий пристрій, цифро-аналоговий перетворювач та електронний стабілізатор температури, який має тепловий зв'язок з першим фотоприймачем і МДМпідсилювачем, вихід а цифро-аналогового перетворювача підключений до синхронного двигуна, причому заслінка, яка екранує потік випромінювання, перший та другий сірі клини механічно з'єднані з першим, другим і третім перетворювачем «код-переміщення» відповідно, інформативні входи ци х перетворювачів з'єднані між собою та підключені до виходів b, c, d паралельного порту мікропроцесора, входи керування першого, другого і третього перетворювачів «код-переміщення» з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходами регістра числа, четвертий вихід якого підключений до додаткового світловипромінювального діода, вхід регістра числа з'єднаний з виходом g паралельного порту мікропроцесора, вихід h якого підключений до входів керування джерела монохроматичного випромінювання. Крім того, пірометр відношення містить дзеркальну польову діафрагму. В даному пірометру визначення коефіцієнта перепускання середовища з використанням сірого клина не забезпечує високоточне визначення цього коефіцієнта, оскільки вимірювання довжини переміщення сірого клина обмежується абсолютною похибкою, рівною ±0,5мкм. В результаті похибка вимірювання, яка обумовлена визначенням коефіцієнта перепускання середовищем, корегується частково. Крім того, дійсне значення температури визначається не безпосередньо, а з використанням електронних таблиць відповідності, що потребує додаткової пам'яті мікропроцесора. В основу винаходу покладена задача створення такого пірометра відношення, у якому введення нових елементів та їх зв'язків, забезпечило б підвищення точності вимірювання температури важкодоступних тіл та середовищ при розширенні діапазону її вимірювання. Поставлена задача вирішується тим, що в пірометр спектрального відношення, який містить оптично з'єднані між собою по основній оптичній осі заслінку, яка екранує потік випромінювання, перший скляний об'єктив, перший сірий клин, обтюраторний диск із синхронним двигуном, напівпрозоре дзеркало, апертурну діафрагму, перший оптико-електронний канал вимірювального перетворення, в якому оптично з'єднані між собою другий скляний об'єктив, перший світлофільтр, перший фотоприймач, вихід якого підключений через послідовно з'єднані перший МДМ-підсилювач та перший фільтр нижніх частот до першого аналогоцифровий перетворювача, вихід якого підключений через загальну шину до мікропроцесора, канал візуалізації зображення об'єкта дослідження, який включає третій скляний об'єктив та відбивне дзеркало, послідовно розташовані на допоміжній оптичній осі параболічне дзеркало, другий світлофільтр, фокусуючу лінзу та джерело монохроматичного випромінювання, додатковий світловипромінювальний діод, який оптично з'єднаний із розташованим на протилежній стороні обтюраторного диска широкосмуговим фотоприймачем, вихід якого через формувач синхроімпульсів підключений до входу синхронізації першого МДМ-підсилювача, та з'єднані між собою через загальну шину мікропроцесор, регістр числа, цифровий відліковий пристрій, цифро-аналоговий перетворювач та електронний стабілізатор температури, який має тепловий зв'язок з першим фотоприймачем і МДМ-підсилювачем, вихід а цифро-аналогового перетворювача підключений до синхронного двигуна, причому заслінка, яка екранує потік випромінювання, перший та другий сірі клини механічно з'єднані з першим, другим і третім перетворювачем «кодпереміщення» відповідно, інформативні входи цих перетворювачів з'єднані між собою та підключені до виходів b, c, d паралельного порту мікропроцесора, входи керування першого, другого і третього перетворювачів «код-переміщення» з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходами регістра числа, четвертий вихід якого підключений до додаткового світловипромінювального діода, вхід регістра числа з'єднаний з виходом g паралельного порту мікропроцесора, вихід h якого підключений до входів керування джерела монохроматичного випромінювання, згідно з винаходом додатково введені другий оптикоелектронний канал вимірювального перетворення, який містить послідовно з'єднані між собою другий аналого-цифровий перетворювач, другий фільтр нижніх частот, другий МДМ-підсилювачем, другий фотоприймач, третій світло фільтр, четвертий скляний об'єктив, та оптична призма, яка розділяє основний потік випромінювання на два рівнозначних інформативні потоки випромінювання і встановлена між двома оптико-електронними каналами вимірювального перетворення, при цьому другий сірий клин розташовано між оптичною призмою і другим оптико-електронним каналом вимірювального перетворення, вихід другого аналогово-цифрового перетворювача якого підключений через загальну шину до мікропроцесора, вхід керування другого МДМ-підсилювача цього каналу з'єднаний з виходом формувача синхроімпульсів і разом з другим фо топриймачем має тепловий зв'язок, як і перші фотоприймач та МДМ-підсилювач, з електронним стабілізатором температури. Запропоноване технічне рішення оптичного пірометра з автоматичною корекцією систематичних похибок забезпечує виключення як складових систематичної похибки вимірювання, так і похибки, обумовленої впливом перепускання середовищем, за рахунок введення нової сукупності функціональних блоків, які разом з іншими функціональними блоками забезпечують досягнення технічного результату. Завдяки додатковому впровадженню другого оптико-електронного каналу вимірювального перетворення у сукупності з додатковими операціями забезпечується виключення впливу коефіцієнта перепускання середовища на похибку вимірювання, що додатково підвищує точність вимірювання температури. Завдяки впровадженню в пірометр відношення другого сірого клину забезпечується вирівнювання коефіцієнтів перетворення оптико-електронних каналів з метою виключення похибок від неідентичності каналів з фотоприймачами. На кресленні показана структурна схема оптичного пірометра. Пірометр спектрального відношення містить оптично з'єднані між собою по основній оптичній осі заслінку 1, яка екранує потік випромінювання, перший скляний об'єктив 2 (СОЇ), перший сірий клин 3 (СК1), обтюраторний диск 4 із синхронним двигуном 5, напівпрозоре дзеркало 6 та апертурну діафрагму 7 (АД). В першому оптико-електронному каналі вимірювального перетворення оптично з'єднані між собою другий скляний об'єктив 8 (СО2), перший світлофільтр 9 (СФ1), перший фотоприймач 10 (ФП1), вихід якого підключений через послідовно з'єднані перший МДМ-підсилювач 11 та перший фільтр нижніх частот 12 (ФНЧ1) до першого аналого-цифровий перетворювача 13 (АЦП1), а вихід якого підключений через загальну шину 14 до мікропроцесора 15 (МП). Пірометр відношення також містить канал візуалізації зображення об'єкта дослідження, який включає третій скляний об'єктив 16 (СОЗ) та відбивне дзеркало 17. На допоміжній оптичній осі пірометра послідовно розташовані параболічне дзеркало 18, другий світлофільтр 19 (СФ2), фокусуюча лінза 20 та джерело монохроматичного випромінювання 21 (ДМВ). Додатковий світловипромінювальний діод 22 (СД) оптично з'єднаний із розташованим на протилежній стороні обтюраторного диска 4 широкосмуговим фотоприймачем 23 (ШФП), вихід якого через формувач синхроімпульсів 24 (ФІ) підключений до входу син хронізації першого МДМ-підсилювача 11. Через загальну шину 14 з'єднані між собою мікропроцесор 15, регістр числа 25 (РЧ), цифровий відліковий пристрій 26 (ЦВП), цифро-аналоговий перетворювач 27 (ЦАП) та електронний стабілізатор температури 28, який має тепловий зв'язок з першим фотоприймачем 10 і МДМ-підсилювачем 11. Вихід а цифро-аналогового перетворювача 27 підключений до синхронного двигуна 5. Заслінка 1, яка екранує потік випромінювання, перший 3 та другий 29 (СК2) сірі клини механічно з'єднані з першим 30 (ПКП1), другим 31 (ПКП2) і третім 32 (ПКПЗ) перетворювачем «код-переміщення» відповідно, інформативні входи цих перетворювачів з'єднані між собою та підключені до виходів b, c, d паралельного порту мікропроцесора 15. Входи керування першого 30, другого 31 і третього 32 перетворювачів «код-переміщення» з'єднані відповідно з першим, другим та третім виходами регістра числа 25, четвертий вихід якого підключений до додаткового світловипрмінювального діода 22. Вхід регістра числа 25 з'єднаний з виходом g паралельного порту мікропроцесора 15, вихід h якого підключений до входів керування джерела монохроматичного випромінювання 21. Крім того, в пірометр відношення додатково введені другий оптико-електронний канал вимірювального перетворення, який містить послідовно з'єднані між собою другий аналого-цифровий перетворювач 33 (АЦП2), другий фільтр нижніх частот 34 (ФНЧ2), другий МДМ-підсилювачем 35, другий фотоприймач 36 (ФП2), третій світлофільтр 37 (СФЗ), четвертий скляний об'єктив 38 (СО4) та оптична призма 39. Остання розділяє основний потік випромінювання на два рівнозначних інформативні потоки випромінювання і встановлена між двома оптико-електронними каналами вимірювального перетворення. Другий сірий клин 29 розташовано між оптичною призмою і другим оптико-електронним каналом вимірювального перетворення. Вихід другого аналогово-цифрового перетворювача 33 підключений через загальну шину 14 до мікропроцесора 15. Вхід керування другого МДМ-підсилювача 35 з'єднаний з виходом формувача синхроімпульсів 24 і разом з другим фотоприймачем (ФП2) 36 має і тепловий зв'язок, як і перші фотоприймач 10 та МДМ-підсилювач 11, з електронним стабілізатором температури 28. Кожний з фотоприймачів 10 і 36 складається з фотодіода та согласуючого підсилювача. Джерело монохроматичного випромінювання 21 містить світловипромінювальний діод та схему стабілізації інтенсивності потоку випромінювання. Для виділення світлового потоку в заданій спектральній області використовуються світлофільтри з максимом перепускання на довжині хвилі 656нм і 680нм (чи 640нм) та напівшириною смуги пропускання 2нм (чи 5нм). Пристрій працює наступним чином. Весь процес вимірювання дійсного значення температури містить у собі шість тактів вимірювання і один такт обробки отриманих результатів. Після включення живлення і виходу електронного стабілізатора температури 28 на робочий режим усі функціональні блоки ЦВП 26 встановлюються у вихідний стан. За допомогою імпульсу установки нуля, формованого МП 15, АЦП 13, АЦП 33 також встановлюється у вихідний стан. Після натискання кнопки «Пуск» (на малюнку не зображено), на МП 15 надходить сигнал початку процесу вимірювання. По команді з мікропроцесора МП 15, заслінка 1, що екранує потік випромінювання , закривається, а сірі клини 3 і 29 встановлюються в крайнє нижнє положення. В результаті калібрування оптичного пірометра за допомогою стандартних джерел білого світла з нормованими характеристиками одержують коди чисел N1, N2, NI1, NI2 , NI3 і NTO. Коди чисел N1 і N2 відповідають каліброваним за значеннями інтенсивностей потокам випромінювання Ф2 і Ф3. Коди чисел Ф2 і NI2 NI3 вибирають такі, що забезпечують формування струмів І1, І2 і І3 на джерелі монохроматичного випромінювання ДМВ 21, значення яких дорівнюють відповідно каліброваним за значенням інтенсивності потоків випромінювання {Ф0}, {Ф2} і {Ф3}. Код числа NTO відповідає значенню температури Т0 навколишнього середовища. Крім того, у пам'яті МП 15 занесена програма виконання заданої послідовностей операцій. Вона забезпечує функціонування оптичного пірометра як єдиного програмно-технічного засобу вимірювання, а також обробку результатів проміжних вимірювань по заданому рівнянню числових значень. У вихідному стані ЦВП 26 показує нульовий результат вимірювання. У першому такті вимірювання заслінка 1, що екранує потік випромінювання , знаходиться в закритому стані. Потік випромінювання від досліджуваного об'єкта на фотоприймач не надходить. Далі по команді з мікропроцесора 15 на вхід джерела 21 монохроматичного випромінювання подається код числа NI1, який відповідає струму І1 через нього. Останній генерує калібрований за значенням інтенсивності потік випромінювання Ф0, яка відповідає температурі Т0. Після проходження через лінзу 20, другий світло фільтр 19, параболічне дзеркало 18, перший скляний об'єктив 2, цей потік модулюється обтюраторним диском ОД 4. Обертання обтюраторного диска ОД 4 з частотою 12,5Гц забезпечується синхронним двигуном 5, наприклад, типу ДС М, що керується цифро-аналоговим перетворювачем 27. Потік випромінювання Ф0, промодульованный з частотою 12,5Гц, через апертурну діафрагму 7, надходить на оптичну призму 39. За допомогою оптичної призми 39 цей потік розділяється на два рівнозначних потоки. Перша частина потоку випромінювання Ф01 що відбита від верхньої грані оптичної призми 39, поступає на фотоприймач 10 першого оптико-електронного каналу вимірювального перетворення. Друга частина потоку випромінювання Ф02, що відбита від нижньої грані оптичної призми 39, поступає через другий сірий клин 29 на фотоприймач 36 другого оптико-електронного каналу вимірювального перетворення. За допомогою джерела 22 монохроматичного випромінювання і широкосмугового фотоприймача ШФП 23, які розташовані по різні сторони обтюраторного диска 4, потік випромінювання перетворюється в змінну електричну напругу. На виході фотоприймача імпульсів ФІ 24 формуються синхроімпульси, які керують роботою першого 11 та другого 35 МДМ-підсилювачів. Останні забезпечують посилення вихідних сигналів напруг фотоприймачів 10 та 36 у задане число kус раз. Таким чином, за допомогою першого 10 та другого 36 фотоприймачів в електричні сигнали u н01(t) та uн02(t) перетворяться значення інтенсивностей потоків Ф01 і Ф 02 випромінювання, що отримані в результаті розділення світлового потоку Ф0 оптичною призмою 39 на два рівнозначних потоки. Після посилення сигналів uн01(t) та uн02(t) по амплітуді, демодуляції, інтегрування та фільтрації, отримують постійні напруги U01 = U02 = ( ) é 1 2 ¥ (2n -1)sinW ) ù 1T 3 ò u"H01(t )ê 2 + p å 2n - 1 údt = 0,5k у с SH1Ф 01 + S Л1Ф01 + D Uсм1 , T0 ê ú ë n=1 û (1) T é 1 2 ¥ (2n - 1)sin W) ù 1 3 ò u"H02 (t )ê 2 + p å 2n - 1 ú dt = 0,5k у с SH 2Ф02 + S Л2Ф 02 + DUсм2 , T0 ê ú n=1 ë û ( ) (2) де u"н11(t) та u" н12(t) - посилені у kус рази сигнали u'н01(t) та u' н01(t). Напруги (1) та (2) за допомогою АЦП 13 та АЦП 33 перетвориться в коди чисел N01 та N02 і надходять до оперативної пам'яті мікропроцесора МП 15, де вони порівнюються між собою. Якщо результат порівняння не буде нульовим, то МП 15 подає код різниці на регістр числа 25. Цей код з виходу регістра числа 25 поступає на третій перетворювач «код-переміщення»32. В результаті другий сірий клин 29 починає переміщуватися до тих пір, поки код різниці не стане нульовим. Це положення другого сірого клина 29 запам'ятовується і залишається незмінним на протязі всіх тактів вимірювання. У другому такті вимірювань по команді з мікропроцесора 15 відключають живлення джерела 21 монохроматичного випромінювання. В результаті отримують темновий потік Ф1 нульової інтенсивності ({Ф1}=0), який аналогічним образом, як і в першому такті, надходить на оптичну призму, розділяється на два рівнозначних потоки ФI1 та ФI2, які поступають на фотоприймачі 10 та 36 відповідно першого та другого оптикоелектронного каналів вимірювального перетворення. За допомогою фотоприймачів 10 та 36 в електричні сигнали u'н11(t) та u'н12(t) перетворяться значення інтенсивностей темнових потоків Ф11 та Ф12. Після посилення сигналів u'н11(t) та u' н12(t) по амплітуді, демодуляції, інтегрування та фільтрації, отримують постійні напруги é 1 2 ¥ (2n - 1) sin W ) ù 1T 3 (3) U11 = ò u "H11 (t ) ê + å ú dt = 0,5k у с SH1Ф11 + S Л1Ф11 + DU см = k у сD U см1, T0 2n - 1 ê 2 p n=1 ú ë û ( U12 = ) é 1 2 ¥ (2n - 1) sin W) ù 1T 3 ò u" H12 ( t )ê 2 + p å 2n - 1 ú dt = 0,5k у с SH2 Ф12 + S Л 2Ф 12 + DUсм = k у сD Uсм2 , T0 ê ú ë n =1 û ( ) (4) де u"н11(t) та u" н12(t) - посилені у kус раз сигнали u'н11(t) та u'н12(t); які за допомогою АЦП 13 та АЦП 33 перетвориться в коди чисел NI1 тa NI2 і надходять до оперативної пам'яті мікропроцесора МП 15, де вони запам'ятовуються. В третьому такті вимірювань по команді з мікропроцесора 15 на вхід джерела 21 монохроматичного випромінювання подається код числа NI2, який відповідає струму I2 через нього. Останній генерує калібрований за значенням інтенсивності потік випромінювання Ф2, який перевищує нижню границю (Ф0) діапазону вимірювання на (2¸7)DФ0, де {DФ0}=0,1{Ф0}, і відповідає температурі Т1 ({Т1}={Т 0}-{DТ0}). Цей потік аналогічним образом надходить на оптичну призму 39, розділяється на два рівнозначних потоки Ф21 та Ф22, які поступають на фотоприймачі 10 та 36 відповідно першого та другого оптико-електронного каналів вимірювального перетворення. Вихідні напруги першого 11 та другого 35 МДМ-підсилювачів é 1 2 ¥ (2n - 1) sin W) ù 1T 3 (5) U 21 = ò u" H21( t )ê + å ú dt = 0,5k у с SH1Ф 21 + S Л1Ф 21 + DU см1 , T0 2n - 1 ê 2 p n =1 ú ë û ( U 22 = ) é 1 2 ¥ (2n - 1) sin W ) ù 1T 3 ò u" H22 (t )ê 2 + p å 2n - 1 údt = 0,5k у с SH2 Ф 22 + S Л2 Ф 22 + DU см2 , T0 ê ú ë n =1 û ( ) (6) після фільтрації за допомогою відповідно першого АЦП 13 та др угого 33 АЦП перетворюються в коди чисел N21 та N 22, що надходять до оперативної пам'яті МП 15, де і запам'ятовуються. В четвертому такті вимірювання по команді з мікропроцесора 15 на вхід джерела 21 монохроматичного випромінювання подається код числа NI3, який відповідає струму I3 через нього. Останній генерує калібрований за значенням інтенсивності потік випромінювання Ф3, який перевищує нижню границю (Ф0) діапазону вимірювання на (2¸7)DФ0 і відповідає температурі Т2 ({Т 2}={Т 0}+{DТ 0}). Цей потік аналогічним чином надходить на оптичну призму 39, за допомогою якої розділяється на два рівнозначних потоки Ф31 та Ф32. Останні поступають на фотоприймачі 10 та 36 відповідно першого та другого оптико-електронного каналів вимірювального перетворення. Після перетворення світлових потоків Ф31 та Ф 32 в електричні сигнали uн31'(t) та uн32 '(t) модуляції цих сигналів, посилення їх по амплітуді в k ус раз, демодуляції, інтегрування та фільтрації, отримують напруги é 1 2 ¥ (2n - 1) sinW ) ù 1T 3 (7) U 31 = ò u" H31( t )ê + å ú dt = 0,5 k у с S H1Ф 31 + S Л1Ф 31 + DU см1 , T0 2n - 1 ê 2 p n=1 ú ë û ( U 32 = ) é 1 2 ¥ (2n - 1) sin W) ù 1T 3 ò u" H32 (t )ê 2 + p å 2n - 1 údt = 0,5k у с SH2 Ф 32 + S Л2 Ф 32 + DUсм2 , T0 ê ú ë n =1 û ( ) (8) де uн32"(t) та u н32 "(t) - посилені у kус раз сигнали u'н31(t) та u'н32(t); за допомогою відповідно першого АЦП 13 та другого АЦП 33 перетворюються в коди чисел N 31 та N32, що надходить до оперативної пам'яті МП 15, де і запам'ятовуються. У п'ятому такті вимірювання відновлюється дія світлового потоку від досліджуваного об'єкта, що відповідає температурі Тx. Це здійснюється шляхом відкриття заслінки 1, яка екранує потік випромінювання, по команді з мікропроцесора 15. При чому через джерело 21 монохроматичного випромінювання тече незмінний струм I3. Тоді на вхід оптичної призми 39 надходить потік випромінювання Ф4, як від нагрітого тіла, так і від джерела 21 монохроматичного випромінювання, тобто інтенсивність першого сумарного потоку дорівнює сумі значень інтенсивностей потоків випромінювання Фx і Ф3 ({Ф4 - {Фx}+{Ф3})- Отриманий перший сумарний потік випромінювання Ф4 аналогічним чином надходить на оптичну призму 39, де розділяється на два рівнозначних потоки Ф41 та Ф42. Останні поступають на фотоприймачі 10 та 36 відповідно першого та другого оптико-електронного каналів вимірювального перетворення. Ці потоки перетвориться в електричні сигнали u'н41(t) та u'н42(t) підсилюються по амплітуді в kус раз, демодулюются, інтегруються і фільтруються. Отримані постійні напруги é 1 2 ¥ (2n - 1) sin W) ù 1T 3 (9) U 41 = ò u" H41 (t )ê + å ú dt = 0,5k у с SH1Ф 41 + S Л1Ф 41 + D U см1 , T0 2n - 1 ê 2 p n=1 ú ë û é 1 2 ¥ (2n - 1)sin W ) ù 1T 3 (10) U 42 = ò u "H42 ( t )ê + å ú dt = 0,5k у с SH2 Ф 42 + S Л2 Ф 42 + DU см2 , T0 2n - 1 ê 2 p n=1 ú ë û де u"н41(t) та u" н42(t) - посилені у kус раз сигнал u'н41(t) та u'н42(t); за допомогою відповідно першого АЦП 13 та другого АЦП 33 перетворюються в коди чисел N 41 та N42, що надходять до оперативної пам'яті МП 15, де і запам'ятовуються. У шостому такті вимірювань по команді з МП 15 на вхід джерела 21 монохроматичного випромінювання подається код числа NI2, який відповідає струму І 2 через нього. При цьому на вхід оптичної призми надходить потік випромінювання Ф5, як від нагрітого тіла, так і від джерела 21 монохроматичного випромінювання і дорівнює сумі значень інтенсивності потоків випромінювання Фx і Ф2 ({Ф 5}={Ф x}+{Ф 2}). Отриманий другий сумарний потік випромінювання Ф5 аналогічним чином надходить на оптичну призму 39, розділяється на два рівнозначних потоки Ф51 та Ф52, які поступають на фотоприймачі 10 та 36 відповідно першого та другого оптико-електронного каналів вимірювального перетворення. Зазначені потоки перетворяться в електричні сигнали u'н51(t) та u'н52(t) підсилюються по амплітуді в k ус раз, демодуюются, інтегруються і фільтруються. Отримані постійні напруги é 1 2 ¥ (2n - 1) sinW ) ù 1T 3 (11) U 51 = ò u" H51( t )ê + å ú dt = 0,5 k у с S H1Ф 51 + S Л1Ф 51 + DU см1 , T0 2n - 1 ê 2 p n=1 ú ë û ( ) ( ( U 52 = ) ) é 1 2 ¥ (2n - 1) sin W) ù 1T 3 ò u" H52 (t )ê 2 + p å 2n - 1 údt = 0,5k у с SH2 Ф 52 + S Л2 Ф 52 + DUсм2 , T0 ê ú ë n= 1 û ( ) (12) де u"н51(t) та u" н52(t) - посилені у kус раз сигнали u'н51(t) та u'н52(t), за допомогою відповідно першого АЦП 13 та другого АЦП 33 перетворюються в коди чисел N 51 та N52, що надходять до оперативної пам'яті МП 15, де і запам'ятовуються. У сьомому такті, за допомогою мікропроцесора МП 15 проводиться обробка отриманих результатів отриманих вимірювань по обом каналам відповідно до рівняння числових значень {U } NTx = NT 0 4 1 {U2} = NT 0 4 3k( N51 + N4 - 2N11 ) -1 k (kФ ((N51 - N41 ) - (N31 - N21 )) - 3 (N31 + N21 - 2N11)) = NT 0 4 3k( N52 + N42 - 2N12 ) -1 k(k Ф(( N52 - N42 ) - (N43 - N32 )) - 3(N32 + N22 - 2N12 )) 3( N51 +N 41 +N31 +N 21 -4N 11 ) -k Ф ((N 51 - N41 ) -(N 31 -N21 )) k Ф ((N 51 -N 41 )- (N 31 -N21 ))- 3(N 31 +N21 - 2N11 )) 3 (N 52 +N 42 + N32 + N22 - 4N12 )- kФ ((N 52 -N 42 ) -( N32 -N22 )) k Ф ((N 52 -N 42 ) -( N32 -N 22 ))- 3( N32 + N22 -2N12 )) (13) де U1 - напруга першого оптико-електронного каналу вимірювального перетворення, U2 - напруга другого оптико-електронного каналу вимірювального перетворення, kф - коефіцієнт, який дорівнює Ф3 + Ф 2 kФ = Ф3 - Ф 2 , k - коефіцієнт відношенню суми та різниці потоків випромінювання Ф та Ф , тобто 3 2 перетворення напруги в числовий код. Код числа NTx який дорівнює дійсному значенню температури Т х об'єкта, виводиться на табло ЦВП 26. Особливістю схемо-технічного рішення оптичного пірометра є те, що результат обчислення безпосередньо характеризує дійсне значення температури. Виключаються всі систематичні похибки вимірювання, а також похибка від впливу перепускання середовищем. Таким чином, запропоноване технічне рішення пірометра спектрального відношення забезпечує автоматичне виключення похибки від нелінійності, аддитивної і мультиплікативної складових систематичної похибки результату визначення дійсного значення температури нагрітого об'єкта. В запропонованому технічному рішенні автоматично, за рахунок обчислення по рівнянню числових значень (13), виключається вплив перепускання середовищем на похибку результату вимірювання. Завдяки цьому підвищується точність вимірювання температури важкодоступних тіл чи середовищ при розширенні діапазону її вимірювання.