CS225079B1

CS225079B1 - The equipment for simultaneous radiation and photographis thermometering

Info

Publication number: CS225079B1
Application number: CS95481A
Authority: CS
Inventors: Petr Ing Csc Sladky; Ludvik Rndr Csc Parma; Jaroslav Rndr Csc Voracek
Original assignee: Petr Ing Csc Sladky; Ludvik Rndr Csc Parma; Jaroslav Rndr Csc Voracek
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1981-02-09
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález se týká zařízení pro současnou radiační elektronickou a fotografickou termometrii vysokoteplotních polí v provozních podmínkách.The present invention relates to a device for simultaneous radiation electronic and photographic thermometry of high temperature fields under operating conditions.

V řadě průmyslových odvětvích, jako například v hutním průmyslu, chemickém průmyslu, energetice a podobně, jsou zapotřebí přesná provozní měření a záznam teploty vysokoteplotních polí s teplotami nad 500°G. K těmto účelům jsou vyvíjeny nebo též byly vyvinuty propracované elektronické měřící a zobrazovací přístroje teplotních polí. K nejznámějším z nich patří tak zvané termovize.In many industries, such as metallurgical, chemical, energy and the like, precise operational measurements and temperature recordings of high temperature fields with temperatures above 500 ° C are required. For this purpose, sophisticated electronic temperature field measuring and display devices have been developed or have been developed. One of the best known is so-called thermovision.

Nevýhodou těchto zařízení je zatím jejich omezené širší využití t provozních podmínkách z důvodů technických a zvláště ekonomických. V současné době jsou užívány především ve výzkumu a ve vývoji nových technologických celků, dále tam, kde jsou je jich aplikace z technických a ekonomických důvodů opodstatněné, například v oboru nižších teplot.The disadvantage of these devices is their limited wider use in operating conditions for technical and especially economic reasons. Nowadays they are used mainly in research and development of new technological units, where they are justified for technical and economic reasons, for example in the field of lower temperatures.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením pro současnou radiační elektronickou a fotografickou termometrii podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává z tělesa fotografického přístroje spojeného s objektivem, například teleobjektivem Cassegrainova typu, pro přívod tepelného zářivého toku na alespoň jedno fotoelektrické čidlo, jehož, elektrické výstupy jsou vyvedeny z tělesa fotografického přístroje konektorem k vyhodnocovacím elektronickým obvodům. Podle dalšího význaku jsou fotoeleKtrická čidla upravena v rovinách ostrého obrazu. Tím je vedle fotografického záznamu umožněn i vícepásmový fotoelektric ký příjem tepelného zářivého toku s výstupem přes konektor na plášti fotografického přístroje.The above drawbacks are overcome by a device for simultaneous radiation electronic and photographic thermometry according to the invention, which consists of a body of a photographic apparatus coupled to a lens, such as a Cassegrain-type telephoto lens, for supplying a radiant heat flux to at least one photoelectric sensor. they are led out of the body of the camera by a connector to the evaluation electronic circuits. According to another feature, the photoelectric sensors are arranged in planes of sharp image. Thus, in addition to photographic recording, a multi-band photoelectric reception of the heat radiant flux with output via a connector on the housing of the photographic apparatus is also possible.

-L 22S ·7«-L 22S · 6 «

Výhody zařízení pro současnou radiační elektronickou a fotografickou termometrii podle vynálezu spočívají v tom, že zařízení dovoluje současné snímání tepelného zářivého toku fotografie kou cestou a jeho kalibraci v jednom či více vlnových pásmech fotoelektrickým čidlem nebo čidly, jejichž signál se měří a vyhodnocuje znanými elektronickými obvody, což umožňuje přiřadit fotografickému obrazu zářícího předmětu teplotní stupnici v použitých pásmech vlnových délek tepelného zářivého toku pomocí znásých postupů radiační termometrie. Pro orientační měření postačí tedy kalibrace fotografické teplotní stupnice pomocí předkaliorované stupnice fotoelektrického čidla, které pracuje současně ve funkci expozimetru. Přesná měření vyžadují současnou kalibraci fotografického materiálu v oblasti jeho lineárního zčernání i fotoelektrického signálu z čidla, například pomocí záření dutiny černého tělesa známe teploty. Další významnou předností zařízení podle vynálezu je, že lze používat i nezávisle, to je pouze ve funkci elektronického pyrometru, přičemž se fotografické funkce zařízení využije případně k dokumentaci polohy a rozměru zářícího povrchu předmětu, jehož teplota je měřena. Zařízení podle vynálezu mé i metodické přednosti, z nichž nejvýznač.nSjší jsou, 2e umožňuje přesné zaměření zářícího předmětu a zaostiení jeho obrazu, případně i potřebné přiclonění zářivého toku, pou?ije-li se objektivů s vestavěnou clonou. To ma význam například při stanovení korekcí naměřených hodnot teploty v důsledku nejednotkové emisivity zářícího povrchu nebo příspěvku od odražených tepelných zářivých toků z okolí pomocí srovnávacích měření se zářením černého tělesa v provozních podmínkách.Advantages of the device for simultaneous radiation electronic and photographic thermometry according to the invention are that the device allows simultaneous sensing of the thermal radiant flux of a photograph along a path and its calibration in one or more wavebands by a photoelectric sensor or sensors whose signal is measured and evaluated by known electronic circuits. allowing the photographic image of the glowing object to be assigned a temperature scale in the used wavelengths of the radiant heat flux using known radiation thermometry techniques. Calibration of the photographic temperature scale by means of a pre-calibrated scale of the photoelectric sensor, which works simultaneously as an exposure meter, is sufficient for orientation measurements. Accurate measurements require simultaneous calibration of the photographic material in the area of its linear blackening as well as the photoelectric signal from the sensor, for example, by knowing the temperatures of the black body cavity. Another important advantage of the device according to the invention is that it can also be used independently, i.e. only in the function of an electronic pyrometer, whereby the photographic function of the device is optionally used to document the position and size of the glowing surface of the object whose temperature is measured. The device according to the invention has both methodological advantages, the most significant of which is that it allows precise focusing of the glowing object and focusing its image, possibly the necessary alignment of the radiant flux when using lenses with built-in iris. This is important, for example, when determining the correction of temperature measurements due to nonuniform emissivity of the glowing surface or the contribution from reflected thermal radiant fluxes from the surroundings by comparing measurements with black body radiation under operating conditions.

Vynalez je olí.-e objasněn na příkladu provedení pro jednopásaovou i vícepasmovou radiační elektronickou a fotografickou termometrii podle připojeného výkresu. Zařízení sestává z tělesa fotografického přístroje 1, spojeného s objektivem 2 Casse_Orainova typu, Kterým se piivádí tepelný zářivý tok na fotoelektrické čidlo 3, jehož elektrické výstupy jsou vyvedeny z tělesa fotografického přístroje 1 konektorem 6 ke známým vyhodnocovacím obvodům podle typu fotoelektrického čidla. Zařízení je dále opatřeno dalšími fotoelektrickými čidly 4, 5, které jsou upravena v rovinách ostrého obrazu tak, aby dovolila vedle fotografického záznamu i vícepssmový fotoeleutrický příjemThe invention is illustrated by an exemplary embodiment for single-band and multi-band radiation electronic and photographic thermometry according to the accompanying drawing. The device consists of a body of the camera 1, connected to the lens 2 _O Casse Raine type it piivádí radiant heat flux on the photoelectric sensor 3, whose electrical outputs are led out of the camera body 1 of the connector 6 to the known evaluation circuits according to the type photoelectric sensor. The device is further provided with additional photoelectric sensors 4, 5, which are arranged in planes of sharp image so as to allow, in addition to photographic recording, also multi-pseudo photoelectric reception

-3 tepelného zářivého toku přes konektor 6/.-3 of the radiant flux through the connector 6 /.

US S7SUS S7S

Se zařízením podle vynálezu v jednopásmovém provedení se pracuje náslelovná. Do tělesa fotografického přístroje 1 se vloží fotografický materiál, dostatečná citlivý ve zvoleném pésmu vlnových délek zářivého toku. Fotoelektrické Čidlo fa například křemíkové fotodioda, upravená v poloze ostrého obrazu, se připojí prostřednictvím konektoru 6 k vnějšímu elektronickému milivoltmetru, načež se ve zvoleném pésmu vlnových délek provede jeho kalibrace spektrofotometricky, nebo například pomocí zářeni dutiny černého tělesa známé teploty. Pro přesná měření se kalibra ce provádí tak, že se objektivem 2 zaostří a případně vycloní zářící otvor dutiny černého tělesa současně na fotografický materiál a fotoelektrické čidlo fa načež se provede odečet velikosti fotoelektrického signálu z milivoltmetru a expozice fotografického materiálu pro několik teplot v lineární oblasti jeho křivdy zčernání. Pro orientační měření se fotografický záznam teplo txiá kalibruje pomocí předkalibrováné teplotní stupnice fotoelektrického čidla fa vyjádřené současně v expozičních číslech obvykle přes 4 řády hodnot energie, případně výkonu zářivého toku «alibrační přiřazení se potom opírá o hodnoty citlivosti fotografického materiálu udávané výrobcem a závisí i na vyvolávacích postupech fotografického materiálu. Zařízeni podle vynálezu ve vícepásmovém provedení se kalibruje podobně známými postupy dvoubarevné či spektrální radiační termometrie a fotografie. Po kalibraci je za: ízení připraveno k měření a snímání, při kterém se postupuje analogicky jako při popsaných kalibracích pro přesná měření. Pro přesná provozní měření je účelné provádět rovněž xali raci zařízení podle vynálezu v provozních podmínkách, to je například pomocí záření dutiny Černého tělesa stejné teploty, jako je teplota měřeného předmětu a ve stejném okolí, což zjednodušuje stanovení hledané nej pravděpodobnější teploty za. naměřených dat.The device according to the invention in a single-band embodiment is operated in the following way. A photographic material sufficiently sensitive in the selected radiant flux wavelength is inserted into the body of the camera. The photoelectric sensor f, for example, a silicon photodiode, adjusted in the sharp image position, is connected via a connector 6 to an external electronic millimeter, then is calibrated spectrophotometrically, or, for example, by radiating a cavity of a black body of known temperature, at a selected wavelength. For accurate measurements, the calibration is performed by focusing the lens 2 and possibly shining the shining aperture of the black body cavity simultaneously on the photographic material and the photoelectric sensor f, and then reading the magnitude of the photoelectric signal from the millivoltmeter and exposing the photographic material for several temperatures in its linear region injustice of blackening. For orientation measurements, the heat recording is calibrated using a pre-calibrated temperature scale of the photoelectric sensor fa, expressed simultaneously in exposure numbers, usually over 4 orders of energy values or radiant flux power. The alignment assignment is then based on the sensitivity of the photographic material given by the manufacturer. procedures of photographic material. The multi-band device according to the invention is calibrated by similarly known two-color or spectral radiation thermometry and photographic techniques. After calibration, the device is ready for measurement and sensing, following the same procedure as described for accurate measurements. For accurate operating measurements, it is also expedient to carry out the calibration of the device according to the invention under operating conditions, e.g. of measured data.

Pro současnou jednopásmovou radiační a fotografickou termometrii ve viditelné čésti spektra lze použít zařízení podle vynálezu, vzniklé úpravou komerčních fotografických přístrojů tak, že se elektrické vyetapy vnitřního fotoelektrického čidla 2 1θ- v US 871 žícího uvnitř optické cesty, vyvedou prostřednictvím konektoru 6 k vnějším měřícím elektronickým přístrojům. Takto vzniklé zařízerí podle vynálezu je mimořádně vhodnou a ekonomicky dostupnou pedagogickou pomůckou pro praktickou výuku základních fyzikálních principů radiační termometrie, případně pyrometrie. Zákony radiační termometrie jsou platné v celé oblasti spektra tepelného záření a jejich praktická demonstrace termovizními systémy v infračervené oblasti spektra je ekonomicky nedostupná pro většinu středoškolských i vysokoškolských pracovišť.For simultaneous single-band radiation and photographic thermometry in the visible part of the spectrum, a device according to the invention resulting from the modification of commercial photographic apparatuses can be used by conducting electrical detectors of an internal photoelectric sensor 21A in US 871 living inside the optical path. devices. The device according to the invention thus formed is an extremely suitable and economically accessible pedagogical aid for the practical teaching of the basic physical principles of radiation thermometry or pyrometry. The laws of radiation thermometry are valid in the whole area of the thermal radiation spectrum and their practical demonstration by infrared thermovision systems is economically unavailable for most high school and university workplaces.

Claims

Device for simultaneous radiation electronic and photographic thermonetriif characterized in that it consists of a body of a photographic apparatus (1) coupled to an objective (2), for example a Cassegrain-type telephoto lens, for supplying a heat radiant flux to at least one photoelectric sensor (5). the electrical outputs of which are led out of the body of the photographic apparatus by means of a connector (6) to the evaluation electronics.

Device according to claim 1 ₍ characterized in that the photoelectric sensors (4, 5) are arranged in planes of sharp image.