CS248242B1 - Zapojenie bezkontaktného teploměru pody s pyroelektrickým detektorem - Google Patents

Description

248242

Vynález sa týká zapiojenia bezkontaktné-ho teplomera půdy s pyroelektrickým detek-torom určeného pre automatické hydrome-teorologické stanice napájané z batérie, prevo-nkajšie klimatické podmieinky s teplota-mi vzduchu od —30 °C do -j-40 °C a rela-tivnou vlhkosťou až 100 % RH.

Pri hydrometeorologických meraniach sateplota povrchu půdy meria kontaktnýmiortuťovými alebo odporovými platinovýmiteplomermi umiestnenými v podpovrchovejvrstvě pody. Kontaktně meranie povrchovejteploty neumožňuje dodržať definovatelnépodmienky merania, pretože meranie je za-tažené nepresinosťou sposobenou nehomo-génnou štruktúrou pody, kde jednotlivéčiastočky pody rnajú rozdielnu pórovitosť,navlhavosť a tepelná vodivost.

Aj keď teplota povrchu pody je v kore-lácii s teplotou podpovrchoveej vrstvy, nieje teplota podpovrchovej vrstvy totožná steplotou povrchu, ktorá sa može vplyvomprúdenia vzduchu rýchlo meniť, čo všakneplatí o teplote v podpovrchovej vrstvě.V hydrometeorológii je snaha nahradiť kla-sické kontaktně metody merania povrcho-vej teploty metodami bezkointaktnými —— rádiometrickými.

Vyrábané pyrometre — bezkontaktně tep-loměry nevyhovujú klimatickým podmien-kam merania a podmienkam automatické]prevádzky hydrometeorologickej stanice.Meraný údaj a přesnost merania u známýchbezkontaktných teplomerov závisí od oko-litej teploty a preto třeba prevádzať korek-cie nameraného údaja. Požiadavkou je me-rať údaj o teplote povrchu pody s presnos-ťou +1 CC s možnosťou mapojenia na auto-matická stanicu napájanú z batériovéhozdroja, čo však vylučuje možnost termosta-tizácie snímače.

Uvedené problémy v podstatnej miererieši zapojenie bezkontaktného teplomera spyroelektrickým detektorom podlá vynále-zu, ktdré pozostáva z pyroelektrického- de-tektora a vstupného zosilňovača připojené-ho k vstupu zosilňovača so synchrodetekto-lrom. Exteriérová část obsahuje modulačnýkotúčlk, ktorý je cez převodový mechaniz-mus spojený so synchronným motorom na-pojeným na výstup výkonového sinusovéhogenerátoru.

Detektor teploty modulátora je připojenýk vstupu elektronického obvodu kontaktné-ho teplomera. V exteriérovej časti sa na-chádza luminiscenčná dioda a detektor mo-dulácie, ktorý je připojený k vstupu kom-paračného1 obvodu. Výkonový sinusový ge-nerátor je přepojený na vstup násobičanapatia, ktorého výstup je spojený so vstu-pom stabilizátora v interiérovej časti. Zo-silňovač so synchrodetektorom má synchro-nizačný vstup spojený s výstupom kompa-račného obvodu. Výstup zosilňovača so synchrodetektoromje připojený k vstupu linearizačného obvo-du, ktorého druhý vstup je spojený s vý- stupom elektronického obvodu kontaktnéhoteplomera. Výstup linearizačného obvodu avýstup elektronického obvodu kontaktnéhoteplomera sú připojené na vstupy súčtové-ho obvodu, ktorý obsahuje regulgátor ziskua regulátor emisivity. Výstup súčtovéhoi ob-vodu je spojený s číslicovým voltmelrom.

Elektronické obvody číslicového voltme-tre, stabilizátor interiérovej časti, luminis-cenčná dioda a výkonový sinusový generá-tor exteriérovej časti sú napojené na výstu-py jednosměrného zdroja. V zapojení bezkontaktného teplomeras pyroelektrickým detektorom sa využíváempiricky pozorovanej skutečnosti spočíva-júcej v tom, že teplota pody a vzduchu súvo vzájomnej korelácii, pričom len v oje-dinělých případech može dojsť k vytvořeniuteplotného rozdielu vačšiemu ako 10 °C. Vdůsledku toho sa v zapojení dosahuje spl-nenle podmienky dlhodobej stálosti a přes-nosti stanovenej podmienkami prevádzkyautomatických hydrometeorologckých sta-nic.

Na pripojenom výkrese je znázorněnábloková schéma zapojenia bezkontaktnéhoteplomera s pyroelektrickým detektorom.

Na blokovej schéme zapojenia obr. 1 jepyroelektrický detektor 1 připojený navstupný zosilňovač 2, ktorého výstup je při-pojený na vstup zosilňovača so synchru-detektorom 3. Modulačný kotúčik 4 je cezpřevodový mechanizmus 5 mechanicky spo-jený so synchrónnym motorom S, ktorý jenapojený k výstupu výkonového sinusovéhogenerátore 7. Výkonový sinusový generátor 7 je spoje-ný s násobičom napatia 8, ktorého výstupje spojený so vstupom stabilizátora 9. De-tektor teploty modulátora 10 je spojený sovstupom elektronického obvedu kontaktné-ho teplomera 11. V exteriérovej časti sanachádza lumiiniscančná dioda 12 a detek-tor modulácie 13, ktorý je připojený nakomparačný obvod 14. Výstup komparačné-ho obvodu 14 je připojený na synchronizač-ný vstup zosilňovača so synchrodetektorom 3. Elektronický obvod kontaktného· teplo-mera 11 a zosilňovač so synchrodetektorom3 sú napojené k vstupom linearizačnéhoobvodu 13, ktorého výstup je spojený sovstupom súčtového obvodu 16.

Druhý vstup súčtového obvedu 16 je spo-jený s výstupom elektronického obvodukontaktného teplomera 11. Súčtový obvod16 má vyvedené elementy na reguláciu zis-ku 17 a reguláciu emisivity 18, pričom vý-stup je spojený so vstupom číslicového volt-metre 19. Číslicový voltmeter 19, stabilizá-tor 9, luminiscenčná dioda 12 a výkonovýsinusový generátor 7 sú napojené na vý-stupy jednosměrného zdroja 20.

Funkcia zapojenia bezkontaktného teplo-mera s pyroelektrickým detektorom spočí-vá v tom, že bezkontaktně časť zariadeniapozostávajúca z pyroelektrického detekto-

Claims (1)

1. 248242 S ra 1, vstupného zosilňovača 2, zosilňovačaso· synchrodetektorom 3 a linearizačnýmobvodom 13 meria diferenciu teploty medzimeraným objektom a modulačným kotúči-kom 4. Modulačný kotúčik 4 je samočinnéudržovaný spolu s pyroelektrickým detek-torom 1 a jeho vstupnou clonkou :na teplotevzduchu, ktorá sa detekuje platinovým od-porovým teplomerom — detektorom tep-loty modulátora 10. Detektor teploty modulátora 10 a elek-tronický obvod kontaktného teplomera 11riadia linearizáciu signálu bezkontaktnejčasti v linearizačnom obvode 15. Signál zbezkontaktnej časti na výstupe liinearizač-ného obvodu 15 sa sčítava spolu so signá-lem z výstupu elektronického obvodu kon-taktného teplomera 11 v súčtovom obvode 10. Zmyslom uvedeného riešenia je to·, že akpři bezkontaktnom meraní teplotnej dife-rencie sa dopustíme relatívnej chyby, napr.10 % pri teplotnom rozdieli 10 °C medzimeraným objektom a modulačným kotúči-kom 4, celková chyba merania nepresiahne1 °C. Toto umožňuje jednoduchú konštruk- ciu elektronickej časti pre spracovanie sig-nálu bezkontaktnej časti, eliminuje aj nie-kolkopercentné změny citlivosti pyroelek-trického detektora 1 v závislosti na teplotea čase. Výkonový sinusový generátor 7 vyrábastriedavé napatie sinusového priebehu 5 Vna 50 Hz pre synchrónny motor S a záro-veň vytvára pomocou násobiča napatia 8záporné napatie pre napájanie operačnýchzosilňovačov. Jednosměrný zdroj 20 a čís-licový voltmeter 19 je odnímatefný a ma-hradzuje v laboratórnych podmienkach na-pájací akumulátor. Číslicový voltmeter 19zabezpečuje číslicovú indikáciu nameranýchhodnot. Pre automatickú hydrometeorolo-gickú stanicu část s číslicovým voltmetrem19 a jednosměrným zdrojom 20 nie je po-třebná. Zapojenie bezkontaktného teplomera spyroelektrickým detektorom je použitelnépri bezkontaktnom meraní teploty velko-plošných zdrojov v geofyzike, oceánografii,polárnom výskume, klimatologii a staveb-níctve. PEEDMET Zapojenie bezkontaktného teploměru pQ-dy s pyroelektrickým detektorom je vyzna-čené tým, že poizostáva z pyroelektrickéhodetektora (1), ktorý je přepojený cez vstup-ný zosilňovač (2) k vstupu zosilňovača sosynchrodetektorom (3) a z modulačnéhokotúčika (4), mechanicky spojeného' cezpřevodový mechanizmus (5) so synchrón-nym motorom (6) spojeným s výkonovýmsinusovým generátorom (7), ktorý je připo-jený k násobičů napátia (8), spojeného sovstupom stabilizátora (9), ďalej z detektorateploty modulátora (10) připojeného' k vstu-pu elektronického obvodu kontaktného tep-lomera (11), luminiscenčnej diody (12) adetektora modulácie (13) spojeného sovstupom komparačného obvodu (14), ktoré- ynAlezu ho výstup je přepojený so synchrouizačnýmvstupom zosilňovača so synchrodetektorom(3), pričom vstupy linearizačného obvodu(15) sú spojené s elektronickým obvodomkontaktného teplomera (11) a zosilňovačaso synchrodetektorom (3), výstup lineari-začného obvodu (15) je připojený spolu sdruhým výstupem elektronického' obvodukontaktného teplomera (11) k vstupu sú-čtového obvodu (16) s regulátorom zisku (17) a regulátorem emisivity (18) a připo-jeného výstupom súčtového obvodu (16) kvstupu číslicového voltmetra (19), pričomčíslicový voltmeter (19), luminiscenčná dio-da (12), výkonový sinusový generátor (7)a stabilizátor (9) sú napojené k jednosměr-nému zdrojů (20). 1 list výkresov