CS257062B1

CS257062B1 - Device for automatic detection of field of vision on radiation pyrometers

Info

Publication number: CS257062B1
Application number: CS865985A
Authority: CS
Inventors: Jan Svoboda
Original assignee: Jan Svoboda
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS598586A1

Abstract

Řešeni se týká stanovení velikosti zorného pole všech běžných pyrometrů vybavených vstupní optikou, kde průběh tohoto zorného pole není lineární. Navrhované zařízení je sestaveno ze soustavy konstrukčních a měřicích prvků, zejména z pyrometrů, optické lavice, irisové clony a zesilovače. Na optické lavici na pohyblivém suportu, opatřeném hnacím mechanismem a potenciometriokým snímačem polohy, je současně uložen zkušební tepelný zdroj se zabudovanou stavitelnou clonou opatřenou potenciometrickým snímačem jejího natočení. Jeden výstup pyrometrů je spojen se vstupem zdroje a jeho druhý výstup je připojen přes přizpůsobovací člen na vstup kompenzačního zesilovače, na jehož výstupu je připojen servomotor s převodovým mechanismem napojeným na stavitelnou clonu. Výstupy obou potenciometrických snímačů jsou připojeny na souřadicí zapisovač.The solution concerns the determination of the field of view of all conventional pyrometers equipped with an input optics, where the field of view is not linear. The proposed device consists of a set of structural and measuring elements, especially pyrometers, optical bench, iris and amplifier. At the same time, a test heat source with a built-in adjustable orifice equipped with a potentiometric sensor of its rotation is placed on the optical bench on a movable support equipped with a drive mechanism and a potentiometer position sensor. One pyrometer output is connected to the input of the source and its second output is connected via an adaptation member to the input of the compensating amplifier, on the output of which is connected a servomotor with a gear mechanism connected to the adjustable aperture. The outputs of both potentiometric sensors are connected to a coordinate recorder.

Description

Vynález se týká konstrukce zařízení pro automatické zjištování velikosti zorného pole radiačních pyrometrů v závislosti na vzdálenosti pyrometru od zkušebního tepelného zdroje a řeší způsob plynulého grafického zobrazení této závislosti.The present invention relates to the construction of a device for automatically detecting the field of view of a radiation pyrometer as a function of the distance of the pyrometer from the test heat source, and to a method for a smooth graphical representation of this dependence.

Optický bezdotykový pyrometr měří teplotu zkoumaného objektu pouze z určité Části jeho povrchu, jejíž velikost je závislá na použité optice a na vzdálenosti v jaké je pyrometr od tohoto objektu uložen. Až dosud se velikost této plošky zjišťovala tak, že pyrometr se umisťoval v postupně zvětšujících se vzdálenostech a v každé z nich se pak sadou clon s různými otvory od největší počínaje, zjišťovala velikost výstupního signálu pyrometru. Jakmile se dosáhlo stavu, že clona určitého průměru způsobila již pokles výstupního signálu, byl otvor této clony mírou zorného pole v dané vzdálenosti. Tento způsob byl zdlouhavý a nepřesný.The non-contact pyrometer measures the temperature of the object only from a certain part of its surface, the size of which depends on the optics used and the distance at which the pyrometer is stored. Until now, the size of this patch has been determined by placing the pyrometer at successively increasing distances, and then in each of them, using a set of orifices with different apertures starting from the largest, detecting the magnitude of the pyrometer output signal. Once the aperture of a certain diameter had already caused the output signal to drop, the aperture of that aperture was a measure of the field of view at a given distance. This method was lengthy and inaccurate.

Tyto nevýhody odstraňuje zařízení pro automatické zjištování velikosti zorného pole radiačních pyrometrů sestávající se ze soustavy konstrukčních a měřicích prvků zejména z pyrometru, optické lavice, irisové clony a zesilovače, podle vynálezu. Podstatou vynálezu je, že na optické lavici je uložen měřicí pyrometr na pohyblivém suportu opatřeném hnacím mechanismem s potenciometrickým snímačem polohy. Na téže optické lavici je současně uložen zkušební tepelný zdroj se zabudovanou stavitelnou clonou opatřenou potenciometrickým snímačem jejího natočení. Jeden výstup pyrometru je spojen se vstupem zdroje a jeho druhý výstup je připojen přes přizpůsobovací člen na vstup kompenzačního zesilovače, na jehož výstup je připojen servomotor s převodovým mechanismem napojeným na stavitelnou clonu. Výstupy obou potenciometrických snímačů jsou připojeny na souřadnicový zapisovač.These disadvantages are overcome by a device for automatically detecting the field of view of radiation pyrometers, consisting of a set of construction and measuring elements, in particular a pyrometer, an optical bench, an iris diaphragm and an amplifier according to the invention. The essence of the invention is that on the optical bench there is a measuring pyrometer mounted on a movable slide provided with a drive mechanism with a potentiometric position sensor. On the same optical bench is simultaneously placed a test heat source with built-in adjustable orifice plate equipped with a potentiometric sensor of its rotation. One output of the pyrometer is connected to the input of the source and its other output is connected via an adapter to the input of the compensating amplifier, to the output of which the servomotor with the gear mechanism connected to the adjustable orifice is connected. The outputs of both potentiometric sensors are connected to the coordinate recorder.

Výhodou vynálezu je zmenšení počtu potřebných měřicích operací, jejich značné urychlení a zřetelné zvýšení přesnosti. Na zapisovači vznikne při jednom průchodu pyrometru po délce optické lavice názorný obraz průběhu velikosti zorného pole, z něhož lze v každém bodě, tj. v každé vzdálenosti pyrometru od zářiče zjistit odpovídající zorné pole.An advantage of the invention is the reduction in the number of measurement operations required, their considerable acceleration and a marked increase in accuracy. On the recorder, a visual image of the size of the field of view is produced in one pass of the pyrometer along the length of the optical bench, from which a corresponding field of view can be detected at each point, i.e. at each distance of the pyrometer from the emitter.

Na obr. 1 je uvedeno schéma měřicího systému, na obr. 2 je znázorněn příklad grafického záznamu vyšetření zorného pole optického pyrometru na zapisovači. Zdroj tepelného záření 2 je uložen na optické lavici 10 spolu s rotační clonou stavitelného průměru 2 ^se zabudovaným snímačem polohy 2' sestávajícím z potenciometrického čidla 28, běžce 21 a napěťového zdroje 22, přičemž vlastní zkoušený pyrometr 4. 3θ umístěn na pohyblivém suportu 11, jehož posuv umožňuje motor 12 prostřednictvím lanka 20 a kladiček 16. Suport 11 je také opatřen dalším snímačem polohy, sestávajícím z potenciometrického snímače 15, běžce 13 a napájecího zdroje 14. Výstupní napětí z pyrometru 4_ spolu s protinapětím ze zdroje působí přes oddělovací člen 7_ na kompenzační zesilovač 8_ opatřený servopohonem 9_ a převodovým mechanismem 17. Soustava měřicího systému je doplněna souřadnicovým zapisovačem 19.Fig. 1 shows a diagram of the measuring system; Fig. 2 shows an example of a graphical record of an optical pyrometer field of view on a recorder. The source of thermal radiation 2 is placed on the optical bench 10 together with a rotating orifice of adjustable diameter 2 ^with built-in position sensor 2 'consisting of a potentiometric sensor 28, slider 21 and a voltage source 22. The slide 12 is also provided by a cable 20 and pulleys 16. The slide 11 is also provided with an additional position sensor consisting of a potentiometric sensor 15, a slider 13 and a power supply 14. The output voltage from the pyrometer 4 together with the counter voltage from the source acts The amplifier 8 is provided with an actuator 9 and a gear mechanism 17. The measuring system system is supplemented by a coordinate recorder 19.

Záření z tepelného zdroje 2r udržovaného na konstantní teplotě, dopadá prostřednictvím stavitelné clony 2 ^na detektor pyrometru £ a vybuzuje na něm napětí jednak úměrné velikosti tohoto záření a jednak nelineární závislosti na vzdálenosti pyrometru od tepelného zdroje 2· Pyrometr je během měření uložen na suportu 11, kterým je možno na optické lavici 22. plynule pohybovat pomocí pohonného systému 11, 12, 22.· Výstupní napětí pyrometru je stále srovnáváno s volitelným konstantním protinapětím z pomocného zdroje 2 ^a rozdíl těchto dvou napětí je přiváděn přes přizpůsobovací člen Ί_ ^na vstup kompenzačního zesilovače 2 působícího jako nulový indikátor.Radiation from a heat source 2r maintained at a constant temperature, impinges ^on the pyrometer detector 6 via an adjustable orifice plate 2 and exerts a voltage proportional to the magnitude of this radiation and non-linear dependence on the distance of the pyrometer from the heat source 2. The output voltage of the pyrometer is still compared to the optional constant counter voltage from the auxiliary power supply 2 ^{and the} difference of these two voltages is fed via the adjusting member na ^{to the} input of the compensation amplifier 2. acting as a zero indicator.

Zesílený signál zesilovače 2 ovlivňuje chod servomotoru 9, který přes převody 17 pohání rotační stavitelnou clonu IRIS 2 tak, že vzdaluje-li se např. pyrometr od tepelného zdroje, klesá jeho výstupní napětí, čímž se zvětšuje rozdílové napětí, takže zesilovač 2 prostřednict vím servomotoru 9 začne otvírat clonu 2 tak, dlouho, až pyrometr snímající nyní záření z větší plochy zářiče 2 dosáhne opět velikosti daného protinapětí, čímž vzniklý diferenční rozdíl obou napětí zanikne a otáčení clony 2 ^se zastaví. Tímto způsobem se dosáhne toho, že v kterékoli vzdálenosti L pyrometru -od tepelného zdroje se napětí na detektoru udržuje na stejné výši a protože vzniklé natočení irisové clony 3 je neustále sledováno potenciometrickým snímačem plochy 18, jehož údaj je zaznamenáván na jedné ose souřadnicového zapisovače 29, je možné z polohy této clony po přepočtu (ocejchování) zjistit velikost průměru D otevřené clony a tím tedy velikost zorného pole v dané vzdálenosti L. Také poloha pyrometru 2 na optické lavici 10 vůči tepelnému zdroji 2 je plynule sledována jiným snímačem polohy ·The amplified signal of the amplifier 2 affects the operation of the servomotor 9, which drives the rotary adjustable IRIS 2 diaphragm via the gears 17 so that, for example, if the pyrometer moves away from the heat source, its output voltage decreases, thereby increasing the differential voltage. 9 begins to open the aperture 2, so until now pyrometer sensing radiation from a larger area heater 2 reaches again the size of the protinapětí thereby resulting differential voltage difference between both rotation ceases and the aperture 2 ^is stopped. In this way, at any distance L of the pyrometer from the heat source, the voltage at the detector is kept at the same level and since the rotation of the iris diaphragm 3 is continuously monitored by a potentiometric surface sensor 18, which is recorded on one axis of the coordinate recorder 29. it is possible to determine from the position of this diaphragm after recalculation (calibration) the size D of the open diaphragm and thus the size of the field of view at a given distance L. Also the position of the pyrometer 2 on the optical bench 10 relative to the heat source 2 is continuously monitored by another position sensor ·

13, 1_4, 15, jehož údaj je přiváděn na druhou osu téhož souřadnicového zapisovače 19, takže záznam zapisovače plynule zobrazuje velikost zorného pole v rozsahu použité optické lavice 1013, 14, 15, the data of which is fed to the second axis of the same coordinate recorder 19, so that the recorder continuously shows the field of view within the range of the optical bench 10 used.

Popisované řešení umožňuje stanovení velikosti zorného pole všech běžných pyrometrů vybavených vstupní optikou, kde průběh tohoto zorného pole není lineární. Hodí se tedy pro používání u všech výrobců pyrometrů, stejně tak by se měly tímto způsobem ověřovat i všechny stávající pyrometry u použivatelů, nebot prospektové údaje výrobců nejsou vždycky jednoznačné.The described solution allows determination of the field of view of all common pyrometers equipped with input optics, where the course of this field of view is not linear. It is therefore suitable for use by all pyrometer manufacturers, as well as all existing pyrometers should be verified by users in this way, as the manufacturer's prospectus data is not always unambiguous.

Claims

Apparatus for automatically detecting the field of view of radiation pyrometers, consisting of a set of structural and measuring elements, in particular a pyrometer, optical bench, iris diaphragm and amplifier, characterized in that the optical bench (10) is fitted with a measuring pyrometer (4) on a movable slide ( 11) equipped with a drive mechanism (12) and a potentiometric position sensor (15), the test optical source (1) with a built-in adjustable orifice plate (3) equipped with a potentiometric sensor (5) of its rotation is mounted on the same optical bench (10); while one output of the pyrometer (4) is connected to the input of the source (6) and its other output is connected via an adaptation member (7) to the input of the compensating amplifier (8), to which the servomotor (9) is connected. ) connected to the adjustable orifice plate (3), the outputs of both potentiometric sensors (5, 15) are connected to serial recorder (19).