CS218816B1

CS218816B1 - Apparatus for measuring the temperature of high temperature gases

Info

Publication number: CS218816B1
Application number: CS124379A
Authority: CS
Inventors: Jiri Slechta
Original assignee: Jiri Slechta
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Zařízení je určeno pro měření teplot plynů za vysokých teplot a je založeno na stanovení absolutní intenzity záření plynu pok. mocí citlivé vrstvy. Zařízení sestává z objektivu, tělesa a je opatřeno elektrickým pohonem. Má uzávěrku tvořenou rotujícím kotoučem s výřezem a umístěnou před objektiv. Záření je snímáno na citlivou vrstvu v rotačním bubínku.The device is intended for measuring gas temperatures at high temperatures and is based on determining the absolute intensity of gas radiation by means of a sensitive layer. The device consists of a lens, a body and is equipped with an electric drive. It has a shutter formed by a rotating disc with a cutout and placed in front of the lens. The radiation is detected on a sensitive layer in a rotating drum.

Description

Vynález se týká zařízení pro měření teplot vysokoteplotních plynů o malé časové konstantě, pracujícího na principu metody absolutní intenzity spojitého záření.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for measuring the temperature of high temperature gases with a small time constant, operating on the principle of the method of absolute intensity of continuous radiation.

Jednou z metod měření teplot vysokoteplotních plynů — plazmat, je metoda absolutní intenzity spojitého záření. Tuto metodu lze použít v oblasti, ve které spojité záření emitované měřeným plynem je dostatečně intenzívní a dosti rychle roste s teplotou. Například u argonu při atmosférickém tlaku půjde o oblast cca 9000 až 14 000 °K. Záření plynu se vhodným způsobem monochromatizuje buď spektografem, monochromátorem, nebo interferenčním filtrem. Záznam monochromatizovaného záření se provádí buď fotograficky, nebo fotoelektrický. Použitý fotomateriál, anebo čidlo je nutné ocejchovat podle vhodného normálního zdroje. Měření a vyhodnocování je zvlášť jednoduché, je-li možné zanedbat nehomogenity zářícího plynného prostředí podél měřicího paprsku a známe-li v tomto směru jeho geometrický rozměr. Pro určení teploty stačí v tomto případě pouze jeden údaj intenzity záření. V praxi se však často vyskytuje složitější případ, kdy je konfigurace zářícího plynu blízká osově symetrické a směr pozorování je kolmý k ose symetrie. Pro stanovení radiálního rozdělení teploty v příčném řezu je třeba sejmout rozdělení intenzity vystupujícího záření z obvodu tohoto řezu ve směru pozorování.One method of measuring temperatures of high-temperature gases - plasma is the method of absolute intensity of continuous radiation. This method can be used in an area in which the continuous radiation emitted by the measured gas is sufficiently intense and increases quite rapidly with temperature. For example, argon at atmospheric pressure will be about 9000 to 14 000 ° K. The gas radiation is suitably monochromated by either a spectrometer, a monochromator or an interference filter. Monochromatized radiation is recorded either photographically or photoelectrically. The photomaterial or sensor used must be calibrated according to a suitable normal source. Measurement and evaluation is particularly simple if it is possible to neglect the inhomogeneity of the glowing gaseous environment along the measuring beam and know its geometrical dimension in this respect. In this case, only one radiation intensity is sufficient to determine the temperature. In practice, however, there is often a more complicated case where the configuration of the glowing gas is near axially symmetrical and the direction of observation is perpendicular to the axis of symmetry. In order to determine the radial temperature distribution in the cross-section, it is necessary to remove the intensity distribution of the emitted radiation from the circumference of this section in the direction of observation.

Výhodou fotografické registrace při monochromatizaci interferenčním filtrem je, že lze provést zobrazení celého zářícího zdroje, a tím i záznam intenzity záření na celém povrchu zdroje. Při běžných expozičních dobách je možné pro měření použít i komerčního fotografického aparátu s předřazeným interferenčním filtrem. Někdy je však třeba měřit teplotu u zdrojů, u kterých periodicky nebo náhodně kolísá buď teplota, nebo poloha, tvar či velikost měřené plynové konfigurace, a to rychleji než stačí zachytit fotoaparát s běžnou uzávěrkou nebo jiný přístroj o běžné časové konstantě. Pro taková měření je možné použít rychlostní kameru s předřazeným interferenčním filtrem. Tyto kamery jsou značně komplikované, jejich pořizovací cena je vysoká. U kamer s optickým vyrovnáním obrazu je navíc velká spotřeba filmu, několik metrů na jeden záběr. Vedle vlastních měřicích záběrů je třeba provést ještě několik záběrů cejchovních. Vyvolání všech těchto záběrů při stejných podmínkách vyžaduje při uvedené spotřebě filmu speciální vyvolávací zařízení. Přitom vyhodnocení teploty je možné z časových důvodů provést jen u několika snímků každého žáběru, což také většinou stačí pro stanovení střední hodnoty teploty a míry jejího kolísání.The advantage of photographic registration in monochromatization by an interference filter is that it is possible to display the entire glowing source and thus record the intensity of radiation on the entire surface of the source. At normal exposure times, it is also possible to use a commercial photographic camera with an interference filter. However, sometimes it is necessary to measure the temperature of sources where either the temperature or the position, shape or size of the gas configuration being measured periodically or randomly fluctuates more quickly than just capturing a camera with a normal shutter or other device of normal time constant. For such measurements it is possible to use a speed camera with an upstream interference filter. These cameras are very complicated, their purchase price is high. In addition, cameras with optical image alignment have a large film consumption, a few meters per shot. In addition to the actual measuring shots, several calibrating shots are required. Recalling all these shots under the same conditions requires a special developing device at the indicated film consumption. Temperature evaluation can only be performed on a few shots of each gutter, which is usually sufficient to determine the mean temperature and the rate of fluctuation.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že setává z rychle rotujícího kotouče, opatřeného výřezem, tvořícího rychlou uzávěrku, který je vložen před objektiv, nasazený navlastní skříň přístroje, na kterou je nasunut uzavřený oddělitelný zvon, do kterého je vložen otáčivý bubínek, opatřený kazetou a navíjecí cívkou. Bubínek je pevně uložen na otáčivé hřídeli, jehož spodní část je spojena spojkou s elektromotorem a na jehož horní část je nasazena prodloužená osa cívky, opatřená manipulačním kotoučkem pro ruční posuv filmu. Bubínek je na svém obvodě opatřen drážkami pro vedení filmu z kazety na navíjecí cívku.These disadvantages are overcome by the device according to the invention, which consists of a fast-rotating disc provided with a cut-out forming a quick shutter, which is inserted in front of the lens, fitted to the device's own housing, onto which the closed, detachable bell is inserted. inserted rotating drum, equipped with cassette and winding spool. The drum is fixedly mounted on a rotating shaft, the lower part of which is connected by a clutch to an electric motor, and the upper part of which is fitted with an extended coil axis, provided with a manipulating disc for manual movement of the film. The drum is provided on its periphery with grooves for guiding the film from the cartridge to the take-up reel.

Celé zařízení je jednoduché, přenosné a lze jím dosáhnout expozičních dob řádově 10^-5 sekundy. Jednotlivé snímky nenásledují bezprostředně po sobě, ale po delším časovém intervalu. Počet na jeden záběr závisí na zvolených parametrech zařízení a může být i několik desítek. Na jednu náplň filmu lze provést několik záběrů. Náplň filmu je dána kapacitou běžně užívané kazety. Vyvolání filmů s měřicími i cejchovními záběry lze provádět současně v běžném vyvolávacím tanku.The whole device is simple, portable and can achieve exposure times of the order of 10 ^-5 seconds. Individual images do not follow immediately, but after a longer period of time. The number per shot depends on the selected parameters of the device and can be several tens. Several shots can be made on one film filling. The filling of the film is given by the capacity of a commonly used cartridge. Developing films with both measuring and calibrating shots can be performed simultaneously in a conventional developing tank.

Na připojeném výkresu je znázorněno provedení přístroje pro měření teplot vysokoteplotních plynů podle vynálezu. Rychlou uzávěrku tvoří jednoduchý otáčivý kotouč 1, opatřený výřezem a vložený před objektiv 3. Objektiv 3 je společně s centrální uzávěrkou 14 nasazen na skříň přístroje 17, na kterou je nasunut uzavřený oddělitelný zvon 18, do kterého je vložen otáčivý bubínek 4, opatřený kazetou 9 a navíjecí cívkou 10. Bubínek 4 je pevně uložen na otáčivé hřídeli 15, jehož spodní část je spojena spojkou 18 s elektromotorem 13 a na jehož horní část je nasazena prodloužená osa cívky 19 opatřená manipulačním kotoučkem 7 pro ruční posuv filmu. Bubínek 4 je na vnějším obvodě opatřen drážkami 19 pro vedení filmu z kazety 9 na navíjecí cívkuThe attached drawing shows an embodiment of an apparatus for measuring the temperature of high temperature gases according to the invention. The quick shutter consists of a single rotary disc 1, provided with a cut-out and inserted in front of the objective 3. The lens 3 together with the central shutter 14 is mounted on the housing of the device 17 onto which the closed detachable bell 18 is inserted. and the winding reel 10. The drum 4 is fixedly mounted on a rotating shaft 15, the lower part of which is connected by a clutch 18 to the electric motor 13, and the upper part of which is fitted with an elongated spool axis 19. The drum 4 is provided on the outer periphery with grooves 19 for guiding film from the cassette 9 onto the take-up reel

10.10.

Rotující kotouč 1, opatřený výřezem, periodicky odkrývá pevný výřez ve víčku 2, nasazeném na objektivu 3. Oba výřezy jsou v okamžiku překrytí rovnoběžné. Zářící zdroj je v době otevření uzávěrky zobrazen objektivem 3 na film, který je umístěn na pomalu se otáčejícím bubínku 4. Za krátkou expoziční dobu, tj. dobu překrytí rotujícího a pevného výřezu, je posuv filmu zanedbatelný; za dobu mezi dvěma po sobě následujícími překrytími se však posune dostatečně, takže lze snímky spolehlivě odlišit. Uzavřenou část přístroje s bubínkem 4, Interferenčním filtrem 5 a ruční uzávěrkou 6 lze oddělit pro založení či vyjmutí filmu od ostatních částí. Zakládání filmu do zařízení lze provést za světla, neboť film se vkládá v kazetě 9. Po sejmutí manipulačního knoflíku 7 a víka 8 se vloží kazeta 9 pod pružnou příchytku do vnitřní části bubínku 4. Konec filmu se zavede výřezem v bubínku 4 na jeho vnější stranu, protáhne se drahou vymezenou drážkami 19 kolemThe rotating disc 1, provided with a cut-out, periodically exposes a fixed cut-out in the cap 2 mounted on the objective 3. Both cut-outs are parallel when overlapped. At the time of closing the shutter, the emitting source is shown by a film lens 3, which is placed on a slowly rotating drum 4. After a short exposure time, ie the time of overlapping of the rotating and fixed cut-outs, the movement of the film is negligible; however, the time between two consecutive overlaps will shift sufficiently so that images can be reliably distinguished. The closed part of the apparatus with the drum 4, the interference filter 5 and the manual shutter 6 can be separated for loading or unloading the film from the other parts. The film can be loaded into the machine in the light as the film is inserted in the cassette 9. After removal of the handling knob 7 and the lid 8, the cassette 9 is inserted under the flexible clip into the inner part of the drum. , it extends around the path defined by the grooves 19

10 3 bubínku 4 a druhým výřezem se zavede zpět dovnitř,, kde se zasune do navíjecí cívky 10.10 3 of the drum 4 and the second cutout is fed back in, where it is inserted into the take-up reel 10.

Po přiklopení víka 8 nasazení manipulačního knoflíku 7 a fixaci bubínku 4 šroubem 11 se navine otáčením manipulačního: kotoučku 7 osvětlená část filmu z vnějšku bubínku 4 na navíjecí cívku 10 a na její místo část z kazety 9. Po zasunutí takto připravené vyjímatelné části do zařízení, spuštění motoru 12 ženoucího kotouč, motoru 13 pohonu bubínku 4 a otevření uzávěrek 6 a 14 se provede záběr. Převodovka motorku 13 je nastavena tak, aby se bubínek 4 otáčel rychlostí 7 ot/s; centrální uzávěrka 14 jeAfter the lid 8 has been closed, the handle 7 is fixed and the drum 4 is fixed by the screw 11, the part of the film from the outside of the drum 4 illuminated on the take-up reel 10 and the cassette 9 in its place. starting the drive disk motor 12, the drum drive motor 13 and opening the shutters 6 and 14 is engaged. The gearbox of the motor 13 is adjusted so that the drum 4 rotates at 7 rpm; the central shutter 14 is

0 nastavena na 1 s. Po uzavření uzávěrek 14 a 6 a vypnutí motorku 13 se film na bubínku 4 opět posune a opakováním celého postupu lze pořídit další záběr. Po exponování celé náplně filmu se vyjme vyjímatelná část z přístroje a v temné komoře se z ní vyjmQ cívka 19 s exponovaným filmem. Na další náplň filmu se provedou záběry vhodného cejchovního zdroje. Pro dosažení žádoucí přesnosti se obě náplně vyvolávají současně. Z cejchovních záběrů se pořídí cejchovní křivka použitého filmu, podle které lze provést vyhodnocení intenzit záření ze snímků měřeného zdroje.0 is set to 1 second. After closing the shutters 14 and 6 and turning off the motor 13, the film on the drum 4 moves again and the next shot can be taken again. After the entire film charge has been exposed, the removable portion is removed from the apparatus and the exposed film reel 19 is removed from it in the dark chamber. Shots of a suitable calibrating source are made for the next filling of the film. To achieve the desired accuracy, both cartridges are developed simultaneously. From the calibration shots, a calibration curve of the used film is made, according to which the intensity of radiation from the measured source images can be evaluated.

Claims

SUBJECT

Apparatus for measuring the temperature of high-temperature gases by determining the absolute intensity of continuous radiation, consisting of a shutter consisting of a rotating disc with a cut-out, an objective and a housing, characterized in that the rotating disc (1) is located in front of the objective (3) and driven by an electric motor (12) ) and a closed detachable bell (18) is inserted into the housing (17), into which a rotating drum (4), equipped with a cassette (9) and a winding reel (10) is inserted.

Device for measuring the temperature of high-temperature gases according to claim 1, characterized in that the drum (4) is fixedly mounted on a rotating shaft (15), the lower part of which is connected by a clutch (16) to the electric motor (13). an extended spool axis (10) fitted with a handling disc (7) for manual film advance.