CS207860B1 - Dvoupaprskový poměrový pyrometr - Google Patents

Description

Vynález se týká dvoupaprskového poměrového pyrometrti pro bezkontaktní měření teplot povrchů objektů, především v takových případech, kdy se měřený objekt chová jako šedý zářič se stupněm šedosti, jehož vliv má být při měření eliminován.

Dosud známé bezkontaktní pyrometry vyhodnocují radiační tok měřených objektů a z velikosti radiačního toku určují teplotu povrchu měřeného objektu. Jelikož povrchy reálných těles se zpravidla nechovají jako černý zářič, je nezbytné při vyhodnocování teploty měřeného objektu znát jeho stupeň šedosti. Tuto nevýhodu řeší poměrové pyrometry tím, že snímané záření se spektrálně rozdělí do dvou odlišných oblastí a je vyhodnocován poměr intenzit v obou těchto spektrálních oblastech, který u šedých objektů již není závislý na stupni šedosti. Jsou známy jak stejnosměrné, tak i střídavé poměrové pyrometry. Stejnosměrné pyrometry mívají nevýhodu v stejnosměrném driftu, k jehož kompenzaci je nutno použít buď dvou detektorů shodných parametrů pro detekci každé spektrální oblasti, případně dvojic detektorů pro každou spektrální oblast. Problém stejnosměrného driftu řeší střídavé poměrové pyrometry, jejichž společným znakem je, že ukazatel měřené teploty je ovládán jedním spektrálním kanálem, za2 tímco druhý spektrální kanál je určen k udržování signálu z druhého spektrálního kanálu na konstantní úrovni. Dva prostorově rozdělené paprsky u tohoto typu pyrometru jsou časově rozlišeny a poměrový signál je získán separací obou spektrálních signálů synchronními detektory a vytvořením poměru signálů za pomoci zesilovače s řízeným ziskem. K zajištění synchronní detekce je nezbytné vybavit přerušovač záření synchronizačními čidly polohy, snímajícími fázi přerušovače, které ovládají na svém výstupu funkci synchronních detektorů. Vlastní konstrukce synchronních detektorů a nutnost snímačů fáze přerušovače zvyšují náklady pyrometru a kladou nároky na rozměry a cenu vyhodnocovacího systému.

Účelem vynálezu je jednak odstranění nedostatků dosavadního stavu techniky spočívajících v poměrně malé citlivosti a přesnosti stávajících poměrových pyrometrů se střídavými signály a v konstrukční složitosti těchto pyrometrů způsobenou požadavkem separace signálů synchronními detektory a z toho plynoucích značných výrobních nákladů a dále ve vytvoření nové koncepce dvoupaprskových střídavých poměrových pyrometrů, založené na poznatku, že u dvou podobných periodických signálů je měřítkem podobnosti úroveň základní harmonic207860 ké, jejíž frekvence je totožná se základní harmonickou obou dílčích signálů, které jsou vzájemně posunuty o polovinu periody. V případě shodnosti obou dílčích signálů je úroveň této dílčí harmonické nulová, takže zajištění symetrie těchto signálů v optické dráze lze kontrolovat indikátorem, připojeným na selektivní obvod základní harmonické obou periodických signálů, přičemž poloha symetrizačního prvku je určující pro měřenou teplotu.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje v souladu s uvedeným účelem dvoupaprskový poměrový pyrometr, sestavený z optickomechanické vyhodnocovací části a ukazatele měřené teploty. Optickomechanická část, která je zabudována do nosného rámu, je opatřena na vstupní straně objektivem a na výstupní straně detektorem záření, na který je připojena elektronická vyhodnocovací část. Mezi objektivem a detektorem záření optickomechanické části je umístěn jednak směrovací optický dělicí prvek pro dělení vstupního záření do dvou prostorově oddělených paprsků a jednak směrovací optický sdružovací prvek pro přivádění obou prostorově oddělených paprsků různých směrů na detektor záření. Mezi směrovací optický dělicí prvek a směrovací optický sdružovací prvek je vložena jednak soustava reflexních prvků pro přenos obou paprsků ze směrovacího optického dělicího prvku na směrovací optický sdružovací prvek, dále periodický modulátor obou paprsků pro časové rozlišení obou prostorově rozlišených paprsků a spektrální část pro spektrální rozlišení obou prostorově i časově rozlišených paprsků. Podstata řešení podle vynálezu spočívá v tom, že jeden díl ukazatele měřené teploty, sestaveného z dílu stupnicového a z dílu indikačního je mechanickým spojem připojen k přestavovacímu mechanismu. Tento přestavovací mechanismus je mechanickým náhonem spřažen s poměrovým optickým prvkem pro nastavení vzájemného poměru intenzit záření obou paprsků, přičemž elektronické vyhodnocovací zařízení obsahuje selektivní elektronický obvod pro vyhodnocování základního harmonického signálu, který je na výstupu detektoru záření.

Mezi sdružovací prvek a aktivní plochu detektoru záření je umístěn kondenzor pro koncentraci obou periodických, časově a spektrálně rozlišených paprsků na aktivní plochu detektoru záření.

Poměrový optický dělicí prvek je vytvořen z přestavitelné optické clony objektivu spřažené mechanickým náhonem s přestavovacím mechanismem.

Poměrový optický prvek může být sestaven ze dvou reflexních ploch, které jsou vzájemně různoběžné a mají společnou hranu přivrácenou k objektivu pyrometru.

Spektrální část pro spektrální rozlišení paprsku je vytvořena alespoň z jednoho optického filtru, jehož spektrální transmise pro vlnové délky, kratší, než je vlnová délka maxima spektrální charakteristiky vyzařování měřeného objektivu, je odlišná od spektrální transmise pro vlnové délky delší.

Ukazatel měřené teploty je rozdělen na prvý dílčí ukazatel, jehož jeden díl je mechanickým spojem připojen k přestavovacímu mechanismu a na druhý dílčí ukazatel, který je sestaven z elektronického měřicího přístroje, připojeného k elektronickému vyhodnocovacímu zařízení za výstup selektivního elektronického obvodu.

Mezi výstup detektoru záření a vstup selektivního elektronického obvodu elektronické vyhodnocovací části je zapojen vstupní zesilovač a zesilovač s řízeným ziskem, který je svým informačním vstupem připojen na svůj výstup a svým řídicím vstupem je připojen na přestavitelný zdroj referenčního signálu.

Přestavitelná clona objektivu pyrometru je propojena s prvým polohovým servomechanismem, jehož řídicí vstup je spojen se vstupem selektivního elektronického obvodu.

Selektivní elektronický obvod je svým výstupem propojen s řídicím vstupem druhého polohového servomechanismu pro ovládání přestavovacího mechanismu.

Výhody dvoupaprskového poměrového pyrometru podle vynálezu spočívají ve vysoké citlivosti pyrometru založené na vysoké rozlišovací schopnosti vyhodnocování shodnosti obou dílčích periodických signálů pomocí selektivního obvodu pro základní harmonickou obou těchto dílčích signálů. Mimo to lze dosáhnout vysoké přesnosti měření teploty, která spočívá v tom, že shodnost obou dílčích periodických signálů je dosahována mechanickým symetrizačním členem, přičemž není závislá na citlivosti detektoru, stupni šedosti měřeného objektu, ani na vzdálenosti měřeného objektu od objektivu pyrometrů. Vlastní bod shodnosti obou dílčích periodických signálů je určen přímo minimální amplitudou harmonického signálu a k jeho určení není požadováno žádné referenční napětí s vysokou teplotní a časovou stabilitou, jako u dosud známých řešení.

Další výhodou pyrometru podle vynálezu je jeho poměrně jednoduchá konstrukce, zejména jeho vyhodnocovací části, kde synchronní detektory jsou nahrazeny jediným selektivním obvodem. Při poměrně vysoké přesnosti, citlivosti a stability pyrometru po207860 dle vynálezu jsou výrobní náklady na tento nový druh pyrometru poměrně nízké.

Dvoupaprskový poměrový pyrometr podle vynálezu a jeho funkce, bude následovně blíže popsán v příkladovém provedení s pomocí připojených vyobrazení, kde znázorňuje:

obr. 1 dvoupaprskový poměrový pyrometr podle vynálezu, jehož elektronická vyhodnocovací část obsahuje selektivní elektronický obvod pro hodnocení symetrie obou dílčích signálů, nastavovaných optickým dělicím prvkem, vytvořeným směrovacím optickým prvkem.

obr. 2 část optického systému dvoupaprskového poměrového pyrometru, jehož optický dělicí prvek je vytvořen poměrovou clonou a obr. 3 časový průběh výstupního signálu detektoru záření, generovaného dvěma časově odlišenými paprsky.

Dvoupaprskový poměrový pyrometr, znázorněný na obr. 1 je sestaven ze tří základních částí, a to z optickomechanické části 1, pyrometru, z elektronické vyhodnocovací části 2 a z ukazatele měřené teploty 3 pyrometru. Optickomechanická část 1, zabudovaná v nosném rámu 10 je sestavena z objektivu 11, na který navazuje směrovací optický dělicí prvek 12, pro prostorové rozlišení obou paprsků, dále pak spektrální část 15 pro spektrální rozlišení obou paprsků, soustava reflexních prvků 13, periodický modulátor záření 14, optický sdružovací prvek 16, kondenzor záření 17 a detektor záření 18.

Objektiv 11 pyrometru je reflexního typu a sestává z dutého zrcadla 111 a z vypouklého zrcadla 112, která vytvářejí Cassegrainovou optickou soustavu. Tento objektiv 11 je doplněn přestavitelnou clonou 113 pro redukci intenzity vstupního záření B. Spektrální část 15 sestává z prvého spektrálního členu 151 a z druhého spektrálního členu 152. Směrovací optický dělicí prvek 12 a prvý spektrální člen 151 jsou totožné a jsou vytvořeny z částečně transmisního materiálu, jehož spektrální transmise je v blízkosti maxima spektrální vyzařovací charakteristicky proměnná. Soustava reflexních prvků 13 je vytvořena z prvého 131 a druhého 132 reflexního prvku. Periodický modulátor záření 14 je vytvořen z kotouče z opticky nepropustného materiálu napojeného přes náhon 142 periodického modulátoru 14 na pohonný systém 141, kterým je například elektromotorek. Optický sdružovací prvek 16 a druhý spektrální člen 152, jsou totožné a jsou vytvořeny polopropustným materiálem, který zajišťuje přenos záření prvého modu6 lovaného paprsku Bl transmisí přes tento materiál a přenos druhého modulovaného paprsku B2 reflexí na aktivní plochu 181 detektoru záření 18.

Materiál optického sdružovacího prvku 16 má spektrální transmisní charakteristiku obdobnou se spektrální transmisní charakteristikou směrovacího optického dělicího prvku 12, takže se podílí jako součást spektrální části 15 na spektrálním rozlišení obou paprsků Bl, B2. Vstupní část kondenzoru záření 17 navazuje na optický sdružovací prvek 16.

Ve výstupní části kondenzoru záření 17 je umístěna aktivní plocha 181 detektoru záření 18. Výstup detektoru záření 182 je přiveden do elektronické vyhodnocovací části 2 na vstup 211 vstupního zesilovače 21. Výstup 212 tohoto zesilovače 21 je propojen jednak se vstupem 221 zesilovače 22 s řízeným ziskem a jednak se vstupem 241 vyhodnocovače radiační úrovně 24. Výstup 242 vyhodnocovače radiační úrovně 24 je propojen s řídicím vstupem 261 prvého polohového servomechanismu 26, který svým výstupem ovládá přestavitelnou clonu 113, umlstěnou v objektivu 11 pyrometru. Výstup 222 zesilovače 22 s řízeným ziskem je přiveden jednak na-informační vstup 223 tohoto zesilovače 22 a jednak na vstup 231 selektivního elektronického obvodu 23. Řídicí vstup 224 zesilovače 22 s řízeným ziskem je propojen s přestavitelným zdrojem 20 referenčního signálu. Výstup 232 selektivního elektronického obvodu 23 je připojen na vstup 251 amplitudového detektoru 25, jehož výstup 252 je přiveden jednak na druhý dílčí ukazatel 32 a jednak na řídicí vstup 271 druhého polohového servomechanismu 27 pro ovládání přestavovacího mechanismu 19. Přestavovací mechanismus 19 je mechanickým náhonem 191 spřažen s poměrovým optickým prvkem 120, vytvořeným z poměrové clony z opticky nepropustného materiálu.

Ukazatel měřené teploty 3 je rozdělen na dva dílčí ukazatele 31 a 32. Prvý dílčí ukazatel 31 je složen ze stupnicového dílu 311 a z indikačního dílu 312. Indikační díl 312 je spojen s nosným rámem 10 pyrometru. Stupnicový díl 311 je spojen mechanicky spojem 313 s přestavovacím mechanismem 19. Druhý dílčí ukazatel 32 ukazatele měřené teploty 3 je totožný s indikátorem symetrie dílčích signálů a připojený na výstup 252 amplitudového detektoru 25.

Funkce dvoupaprskového poměrového pyrometru spočívá v tom, že svazek vstupního záření B, dopadá na duté zrcadlo 111 a po odrazu od tohoto zrcadla 111 dopadá na vypuklé zrcadlo 112 objektivu 11 Cassegraino207860 vy optické soustavy. Otvorem v dutém zrcadle 111 prochází přes proměnný otvor přestavitelné clony 113 na směrovací optický dělicí prvek 12. Zde je svazek vstupního záření B rozdělen na dva prostorově rozlišené paprsky Bl, B2. Jak prvý paprsek Bl, tak i druhý paprsek B2 jsou směrovacím optickým dělicím prvkem 12 současně spektrálně rozlišeny tím, že paprsek Bl prochází materiálem směrovacího optického dělicího prvku 12, který tím současně plní funkci prvního spektrálního členu 151 spektrální části 15 pyrometru. Jelikož materiál tohoto prvého spektrálního členu 151 má v blízkosti maxima spektrální vyzařovací charakteristiky měřeného objektu proměnnou spektrální transmisi, je tímto způsobem zajištěno spektrální rozlišení propouštěného paprsku Bl od reflektovaného paprsku B2. Oba tyto spektrálně a prostorově rozhšené paprsky Bl, B2 jsou modulovány periodickým modulátorem záření 14 tak, že na výstupu tohoto periodického modulátoru 14 se paprsek Bl stává periodickým paprskem Bil a paprsek B2 se stává periodickým paprskem B21, přičemž z časového hlediska jsou tyto paprsky Bil a B21 podobné a vzájemně posunuté o polovinu periody T. Oba periodicky modulované paprsky Bil, B21 jsou na své dráze ovlivňovány poměrovým optickým prvkem 120 tak, že tento prvek 120 snižuje celkovou intenzitu buď jednoho paprsku Bil, nebo druhého paprsku B21, a to podle polohy přestavovacího mechanismu 19, se kterým je poměrový optický prvek 120 spřažen mechanickým náhonem 191. Paprsek B21 po odrazu od prvého reflexního prvku 131 a druhého reflexního prvku 132 a optického sdružovacího prvku 16 je koncentrován kondenzorem záření 17 na aktivní plochu 181 detektoru záření 18. Paprsek Bil prochází přes optický sdružovací prvek 16, který plní současně funkci druhého spektrálního členu 152 spektrální části 15. I tento paprsek Bil je koncentrován kondenzorem záření 17 na aktivní plochu 181 detektoru záření 18.

Detektor záření 18 generuje ve svém výstupu 182 signál U18, znázorněný na obr. 3. Signál U18 je složen ze dvou dílčích signálů UB1 a UB2. Prvý dílčí signál UB1 je generován paprskem Bil a druhý dílčí signál UB2 je generován paprskem B21, dopadajícími na aktivní plochu 181 detektoru záření 18. Signál U18 zesílený vstupním zesilovačem 21 je co do úrovně střední hodnoty signálu U18 zpracováván vyhodnocovačem radiační úrovně 24, který přes prvý polohový servomechanismus 26 nastavuje přestavitelnou clonu 113 objektivu 11 pyrometru tak, aby celková úroveň signálu U18 byla udržována na konstantní hodnotě. Zesílený signál U18 je současně zpracováván zesilovačem s řízeným ziskem 22 tak, že úroveň maximální diference signálu U18 v jeho výstupní svorce 222 je udržována na konstantní hodnotě. Toho lze dosáhnout například špičkovým detektorem, který je součástí zesilovače s řízeným ziskem 22. Takto normovaný signál vstupuje do selektivního obvodu 23, na jehož výstup je propouštěna pouze základní harmonická s periodou, která je totožná s periodou T dílčích signálů UB1, UB2. Úroveň této harmonické je detekována amplitudovým detektorem 25 a indikována druhým dílčím ukazatelem 32. Současně je tato úroveň zpracovávána druhým polohovým servomechanismem 27 tak, že je přestavován přestavovací mechanismus 19 a s ním i mechanickým náhonem 191 spojený poměrový optický prvek 120 do té doby, dokud není nalezeno minimum signálu ve výstupní svorce 252 amplitudového detektoru 25.

Druhý polohový servomechanismus 27 je vybaven logickým sekvenčním obvodem, který rozhoduje podle polohy přestavovacího mechanismu 19 o směru pohybu, při kterém došlo k nalezení minima signálu ve výstupní svorce 252 amplitudového detektoru 25, na základě konstrukčních kritérií o tom, jakou konečnou polohu zaujme přestavovací mechanismus 19. Konstrukční kriteria vycházejí z rozdělení celého měřeného rozsahu do dílčích rozsahů tak, aby měřená teplota byla dána součtem, resp. rozdílem teplot, které ukazují prvý 31 a druhý 32 dílčí ukazatel ukazovatele 3 měřené teploty, neboť současně s přestavováním přestavovacího mechanismu 19 je přestavován stupnicový díl 311 prvého dílčího ukazatele 31, spojený s přestavovacím mechanismem 19 spojem 313.

Rozdělením ukazatele měřené teploty 3 na prvý dílčí ukazatel 31 a na druhý dílčí ukazatel 32 je dosaženo relativně vysokého stupně citlivosti odečítání měřené teploty.

Protože vyhledávání minimální amplitudy harmonického signálu s periodou T je limitováno pouze šumovými parametry detektoru záření 18 a vstupního zesilovače 21, lze popsaným uspořádáním plně využít rozlišovací schopnosti detektoru záření. Jelikož úroveň signálu U18 je za pomoci prvého polohového servomechanismu 26 a přestavitelné clony 113 na konstantní hodnotě, je tímto uspořádáním vyloučena nelinearita detektoru záření 18 a tím lze dosáhnout i velmi vysoké přesnosti měření.

Podle obr. 2, představujícího alternativní řešení optické části, složené ze směrovacího optického dělicího prvku 12, soustavy reflex207860 nich prvků 13, periodického modulátoru 14 a optického sdružovacího prvku 16, je odchylnost v tom, že směrovací optický dělicí prvek 12 je vytvořen ze dvou reflexních ploch 121, 122 optického hranolu. Vstupní záření B dopadající na prvou reflexní plochu 121 je odráženo touto plochou 121 na prvý reflexní prvek 131 soustavy reflexních prvků 13, zatímco vstupní záření B, dopadající na druhou reflexní plochu 122 je odráženo touto reflexní plochou 122 na třetí reflexní prvek 133. Společná hrana 123 obou reflexních ploch 121, 122 určuje, jaká část vstupního záření B bude náležet do prvého paprsku Bl a jaká část bude náležet do druhého paprsku B2. Takto řešený směrovací optický dělicí prvek 12 má funkční výhodu v tom, že prakticky beze ztrát rozděluje vstupní záření B do dvou prostorově rozlišených paprsků Bl a B2. Aby bylo možno tyto části měnit, je směrovací optický dělicí prvek 12 mechanicky spřažen mechanickým náhonem 191 s přestavovacím mechanismem 19. Směrovací dělicí optický prvek 12 tak přebírá současně i funkci poměrového optického prvku 120 a je proto v této alternativě s tímto prvkem totožný. Reflektované záření paprsku Bl a B2 od prvého 131 a třetího 133 reflexního prvku soustavy reflexních prvků 13 postupuje dále přes periodický modulátor záření 14. Tento periodický modulátor 14, který je zhotoven z opticky nepropustného materiálu, má na svém obvodu umístěn prvý spektrální člen 151 a druhý spektrální člen 152 spektrální části pro spektrální rozlišení paprsků Bl, B2. Poloha těchto spektrálních členů 151, 152 je volena tak, aby bylo propouštěno střídavě záření paprsků Bl a B2. Optický materiál prvého spektrálního členu zajišťuje svoji odlišnou spektrální transmisí spektrální rozlišení obou paprsků Bl, B2. Spektrální charakteristika druhého spektrálního členu 152 je výhodně volena tak, že zajišťuje spektrální propustnost zejména v té oblasti, ve které je spektrální propustnost prvého spektrálního členu minimální. Na výstupu periodického modulátoru záření 14 se objevují časově podobné, prostorově i spektrálně rozlišené periodické paprsky Bil, B21, které jsou zbývajícími dvěma reflexními prvky 132 a 134 přiváděny na optický sdružovací prvek 16. Tento optický sdružovací prvek je v této alternativě sestaven ze dvou reflexních ploch 161, 162, které jsou vzájemně mechanicky spojeny a jejichž společná hrana 163 je přivrácena ke vstupní části kondenzoru záření 17. Oba prostorově spektrálně i časově rozlišené paprsky Bil a B21 jsou optickým sdružovacím prvkem 16 směrovány za pomoci kondenzoru záření

17, na aktivní plochu 181 detektoru záření

18.

Na obr. 3 je znázorněn časový diagram signálu U18 detektoru záření 18. Svislá osa vyznačuje amplitudu signálu U18 a vodorovná osa vyznačuje časový přírůstek t. Signál U18 je složen ze dvou dílčích signálů UB1, UB2. Perioda T obou těchto dílčích signálů UB1, UB2 je shodná. Oba dílčí signály UB1, UB2 jsou vzájemně časově posunuty o polovinu periody T. Uplatnění signálu U18 a jeho generace, jsou popsány ve funkční části popisu v souvislosti s obr. 1.

Popisované zařízení je popsáno s pomocí dvou konkrétních alternativních řešení, kterých však může být v praktickém provedení i více. Například v uspořádání popsaném podle obr. 1 je možno za podmínky ručního ovládání přestavovacího mechanismu 19 vypustit vyhodnocovač radiační úrovně 24 a prvý polohový servomechanismus 26, i přestavitelnou clonu 113 objektivu 11 pyrometru, dále pak zesilovač s řízeným ziskem22, přestavitelný zdroj referenčního signálu 20 a druhý polohový servomechanismus 27. Funkce pyrometru v této alternativě je pak založena na ručním vyhledávání minimální úrovně harmonického signálu s periodou T ve výstupu 232 selektivního obvodu 23 za pomoci indikátoru, který je totožný s druhým dílčím ukazatelem 32. Minimální úroveň harmonického signálu ve výstupu 232 je dosahována polohou přestavovacího mechanismu 19 a měřená teplota je udávána prvým dílčím ukazatelem měřené teploty 31, přičemž odchylku od této teploty lze odečíst za pomoci druhého dílčího ukazatele 32. Dále je možno vypustit amplitudový detektor 25 v případě, že indikátor harmonické je připojen přímo na výstup 232 selektivního elektronického obvodu 23 a je schopen indikovat střídavé signály.

Jako další možné řešení pyrometru podle vynálezu lze uvést ruční ovládání přestavitelné clony 113 objektivu 11 podle úrovně signálu vyhodnocovače radiační úrovně 24 při současném vypuštění zesilovače s řízeným ziskem 22 přestavitelného zdroje referenčního signálu 20 a prvého polohového servomechanismu 26 i druhého polohového servomechanismu 27. Funkce v této alternativě spočívá v tom, že se přestavovacím prvkem nalezne minimum signálu na výstupu selektivního elektronického vyhodnocovacího obvodu 23 za pomoci dílčího indikátoru 32. Pro toto minimum se nastaví přestavovací mechanismus 19 do určité polohy, která odpovídá přibližně středu tolerančního pole teplotní změny měřeného objektu. Podle polohy tohoto přestavovacího mechanismu 19, indikované prvým dílčím ukazate207860 lem 31 měřené teploty, se nastaví poloha přestavitelná clony 113, objektivu 11 tak, aby byla zajištěna konstanta druhého dílčího ukazatele 32 ukazatele měřené teploty 3.

Další možné řešení spočívá v tom, že při vypuštění přestavitelně clony 113 objektivu 111 a prvého polohového servomechanismu 28 a vyhodnocovače radiační úrovně 24, jakož i druhého polohového servomechanismu 27, je konstanta teplotní stupnice druhého dílčího ukazatele 32 ukazatele měřené teploty 3 určována referenčním signálem přestavitelného zdroje 20 referenčního signálu. Funkce v tomto uspořádání spočívá v tom, že se nalezne pomocí přestavovacího prvku 19 minimum základní harmonické na výstupu selektivního elektronického obvodu 23, jako v předchozí alternativě, pak se opět nastaví přestavovací mechanismus 19 do určité polohy, která odpovídá přibližně středu tolerančního pole teplotní změny měřeného objektu. Podle polohy tohoto přestavovacího mechanismu 19, indikované dílčím ukazatelem 31 měřené teploty, se nastaví úroveň referenčního signálu přestavitelného zdroje 20 referenčního signálu tak, aby byla zajištěna konstanta druhého dílčího ukazatele 32 ukazatele měřené teploty 3.

V obou posledně uvedených alternativách se jedná o rozdělení funkce ukazatele měřené teploty 3 na dvě dílčí funkce. Prvá dílčí funkce je nastavení rozsahu, resp. pracovního bodu měřené teploty, která je zajišťována dílčím ukazatelem měřené teploty

31. Druhé funkce spočívá v rozprostření měřené teploty do druhého dílčího ukazatele

32. Tímto způsobem lze odečítat měřenou teplotu s relativně velmi vysokou rozlišovací schopností. Údaje obou stupnic v součtu, resp. v rozdílu, vyjadřují celkovou měřenou teplotu měřeného objektu. O tom, zda se jedná o připočtení údaje dílčího ukazatele 32, nebo odečtení tohoto údaje k údaji prvého dílčího ukazatele 31, rozhoduje skutečnost, zda byla přestavovaclm mechanismem 19 nastavena „toleranční teplota“ vyšší nebo nižší.

V uspořádání řešení podle vynálezu podle obr. 2 lze v alternativním řešení spektrální část 15, složenou z prvého spektrálního prvku 151 a z druhého spektrálního prvku 152, umístit mimo periodický přerušovač 14. Oba spektrální prvky 151, 152 lze v alternativním uspořádání řešit jako transmisní, resp. reflexní interferenční optické filtry, které mohou být složeny i z několika dalších dílčích částí, s různou pološířkou propouštěného záření.

V jiném alternativním uspořádání může být spektrální část 15 sestavena z reflexních interferenčních filtrů, které jsou ztotožněny s reflexními plochami reflexní části 13, resp. i s reflexními plochami poměrového optického dělicího prvku 12 a sdružovacího optického prvku 16.

Dvoupaprskový poměrový pyrometr nachází uplatnění ve všech oborech, kde dochází k tepelnému zpracování materiálu v určitém teplotním režimu a kde je nezbytné tento režim kontrolovat a řídit, jako například v hutnictví, sklářství, při tváření umělých hmot a v různých technologickochemických postupech, a to zejména v takových případech, kdy uplatnění konstantních měřicích metod je obtížné, případně i technicky neproveditelné, jednak z důvodu agresivity měřeného objektu, případně jeho pohybu anebo z důvodu agresivity příslušného pracovního prostředí.

Claims (9)

1. Předmět vynálezu

   1. Dvoupaprskový poměrový pyrometr, sestavený z optickomechanické části, elektronické vyhodnocovací části a ukazatele měřené teploty, přičemž optickomechanická část, která je zabudována do nosného rámu, je opatřena na vstupní straně objektivem a na výstupní straně detektorem záření, na který je připojena elektronická vyhodnocovací část a mezi objektivem a detektorem záření optickomechanické části je umístěn jednak směrovací optický dělicí prvek pro dělení vstupního záření do dvou prostorově oddělených paprsků a jednak optický sdružovací prvek pro přivádění obou prostorově oddělených paprsků různých směrů na detektor záření a kde mezi směrovací optický dělicí prvek a optický sdružovací prvek je vložena jednak soustava reflexních prvků pro přenos obou paprsků ze směrovacího optického dělicího prvku na směrovací optický sdružovací prvek, dále periodický modulátor obou paprsků pro časové rozlišení obou prostorově rozlišených paprsků a spektrální část pro spektrální rozlišení obou prostorově i časově rozlišených paprsků, vyznačený tím, že jeden díl ukazatele měřené teploty (3), sestaveného z dílu stupnicového (311) a z dílu indikačního (312), je mechanickým spojem (313) připojen k přestavovacímu mechanismu (19), přičemž tento přestavovací mechanismus (19) je mechanickým náhonem (191) spřažen s poměrovým optickým prvkem (120) pro nastavení vzájemného poměru intenzit záření obou paprsků (Bl, B2j, přičemž elektronické vyhodnocovací zařízení (2) obsahuje selektivní elektronický obvod (23) pro vyhodnocování základního harmonického signálu (U18j, který je na výstupu (182) detektoru záření (18).
2. 2. Dvoupaprskový poměrový pyrometr podle bodu!, vyznačený tím, že mezi sdružovací prvek (16) a aktivní plochu (181) detektoru záření (18) je umístěn kondenzor (17) pro koncentraci obou periodických, časově a spektrálně rozlišených paprsků (Bil, B21) na aktivní plochu (181) detektoru záření (18):
3. 3. Dvoupaprskový poměrový pyrometr podle bodu T, vyznačený tím, že poměrový optický dělící prvek (120) je vytvořen z přestavitelné optické clony (113) v objektivu (11) spřažené mechanickým náhonem (191) s přestavovacím mechanismem (19).
4. 4. Dvoupaprskový poměrový pyrometr podle bodu 1, vyznačený tím, že poměrový optický prvek (120), je sestaven ze dvou reflexních ploch (121, 122), které jsou vzájemně různoběžné a mají společnou hranu (123) přivrácenou k objektivu (11) pyrometru.
5. 5. Dvoupaprskový poměrový pyrometr podle bodů 1 a 4, vyznačený tím, že spektrální rozlišení paprsků (Bl, B2j je vytvořena alespoň z jednoho optického filtru (151), jehož spektrální transmise pro vlnové délky kratší, než je vlnová délka maxima spektrální charakteristiky vyzařování měřeného objektivu, je odlišná od spektrální transmise pro vlnové délky delší.
6. 6. Dvoupaprskový poměrový pyrometr podle bodu 1, vyznačený tím, že ukazatel měřené teploty (3) je rozdělen na prvý dílčí ukazatel (31), jehož jeden díl (311, 312) je mechanickým spojem (313) připojen k přestavovacímu mechanismu (19) a na druhý dílčí ukazatel (32), který je sestaven z elektronického měřicího přístroje, připojeného k elektronickému vyhodnocovacímu zařízení (2) za výstup (232) selektivního elektronického obvodu (23).
7. 7. Dvoupaprskový poměrový pyrometr podle bodu 6, vyznačený tím, že mezi výstup (182) detektoru záření (18) a vstup (231) selektivního elektronického obvodu (23) elektronické vyhodnocovácí části (2), je zapojen vstupní zesilovač (21) a zesilovač (22) s řízeným ziskem, který je svým informačním vstůpem (223) připojen na svůj výstup (222) a svým řídicím vstupem (224) je připojen na přestavitelný zdroj (20) referenčního signálu.
8. 8. Dvoupaprskový poměrový pyrometr, podle bodu 7, vyznačený tím, že přestavitelná clona (113) objektivu (11) pyrometru je propojena s prvým polohovým servomechanismem (26), jehož řídicí vstup (261) je spojen se vstupem (231) selektivního elektronického obvodu (23).
9. 9. Dvoupaprskový poměrový pyrometr podle bodu 8, vyznačený tím, že selektivní elektronický obvod (23) je svým výstupem (232) propojen s řídicím vstupem (271) druhého polohového servomechanismu (27) pro ovládání přestavovacího mechanismu (19)?