CS262815B1 - Způsob radiačního měření teplot průteplivých objektů - Google Patents

Abstract

Infračervené záření vystupující z měřeného průteplivého objektu a jeho pozadí ee detekuje jednak přímo a jednak přes průteplivý materiál, jehož infračervené absorbčí spektrum je stejné nebo podobné jako spektrum měřeného průteplivého objektu. Rozdíl detekovaných záření je mírou teploty průteplivého objektu. Jedná se o jednoduchý, spolehlivý a levný způ­ sob měření teploty průteplivýoh objektů, eliminující vliv teploty pozadí

Description

Vynález se týká způsobu radiačního měření teplot v části infračerveného spektra průteplivých objektů, pomocí něhož lze snížit vliv teploty pozadí na údaj teploměru a zvýšit tak přesnost maření.

Známé způsoby , měření teplot homogenních průteplivých objektů, to je objektů, které propouštějí část záře„ní z pozadí díky své spektrálně závislé propustnosti, nikoli díky své mechanické diskontinuitě, jsou založeny na selektivním příjmu záření vysílaného z neprůteplivých tzn. absorbčních oblastí objektů z celkového infračerveného spektra záření vysílaného objektem a pozadím.

V praxi je pak problém měření teplot/například polymerních folií řešen tak, Že vstupní filtr bezdotykového radiačního teplo měru propouští pouze záření v okolí 3,53 kde většina polymerů vykazuje absorbci infračerveného záření v důsledku valenční vibrace kolec vazby C-li. Šíře absorbčního pásma je velmi úzká a klesá navíc s hlesající tloušťkou folie. Nábéžné hrany vstupního filtru musí proto být velmi strmé a přijímané pásmo velmi úzké. Příslušný interferenční filtr je pak tvořen více než 10 tenkými vrstvami a jeho cena mnohdy několikrát převyšuje cenu celého zbývajícího zařízení. Výrobně jsou uvedené filtry značné nedostupné/ naví.c vzhledem k úzkému pásmu záření propouštěného pouze v jedné oblasti spektra je energie dopadající na detektor nízká. Poměr feignál/šum je pak nepříznivý. Protože absorbcé folie v proměřovaném pásmu vlnových délek infračerveného záření je niž Ší než 1, stejně na detektor proniká část záření pozadí. Měření je pak i při instalaci nákladného filtru zatíženo chybou.

2B2 815

U jiného způsobu bezdotykového měření teplot průteplivých materiálů je záměrně stabilizována teplota pozadí, Kterou je pak nutno respektovat při kalibraci přístroje. Popsaný způsob je těžkopádný, vyžaduje zmíněnou nákladnou stabilizaci teploty pozadí a postrádá jakoukoli univerzálnost.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob radiačního měření teplot průteplivých objektů podle vynálezu. Podstatou radiačního měření teplot průteplivých objektů podle vynálezu je, že infračervené záření vystupující z měřeného průteplivého objektu a jeho pozadí se detekuje jednak přímo a jednak přes pruteplivý materiál. Infračervené spektrum tohoto průteplivého materiálu je stejné nebo podobné jako spektrum měřeného průteplivého materiálu. Rozdíl detekovaných záření je mírou teploty průteplivého objektu.

Výhodou popsaného způsobu je možnost levného, jednoduchého a snolehlivého měření teplot průteplivých materiálů, zejména oak plastikářských folií, což vede ke zvýšení Kvality jejich výroby.

Způsob radiačního měření teplot průtepliv.vch oojektů podle vynálezu je demonstrován pomocí přiložených výkresů. Na obr. 1 je schematicky uvedeno příkladné uspořádání zařízení pro realizaci způsobu a na obr. 2 je uvedena energetická bilance měření.

Před pozadím 1 je umístěn měřený průteplivý obiekt 2 a před ním je umístěn periodický modulátor 4, například rotační se clonou 2.· Tato clona 2 je zhotovena ze stejného nebo opticky podobného materiálu jako je materiál měřeného průteplivého objektu 2. Clona 2 tvar kruhového segmentu o stejném středovém Uhlu, jaký přísluší prázdnému prostoru mezi sousedními se_omenty. Za clonou 2 je umístěna spojné čočka 5 a za ní detektor 6 infračerveného záření, například pyroelektrický, jehož vystup je přes stři davy zesilovač 7, připojen na výstupní indikátor 8.

Záření vystupující z pozadí 1 prochází průteplivým objektem £ a průteplivou částí clony 3 periodického modulátoru 4. a dopadá na spojnou čočku 5· Toto záření je spojnou čočkou 2 soustřeůová- 5 282 815 no na detektor 6 infračerveného záření, který reaguje pouze na střídavou složku záření. Po zesílení na střídavém zesilovači 2 je signál přiveden na výstupní indikátor 8.

Z průteplivého objektu 2. je v absorbční části spektra rovněž emitováno záření, které prochází prostorem periodického modulátoru £ natočeného v tomto případě tak, že záření, jak bylo výge uvedeno, dopadá na průteplivou část clony 2 periodického modulátoru 4· Protože podstatou nového způsobu je použití clony

2. se stejnou nebo podobnou spektrální propustností, jakou vykazuje měřený průteplivý objekt je záření emitované průteplivým objektem 2 v absorbčních pásech clony 2 pohlceno. Na detektor 6 infračerveného záření pak dopadá zejména záření emitované pozadím 1 o takových vlnových délkách, které průteplivý objekt £ i průteplivá část clony 2 propouštějí v podstatě bez zeslabení. Záření průteplivého objektu 2 se zde neuplatní.

při 'druhé poloze clony která nevykazuje žádnou absorbci a je tvořena prázdným otvorem <), dopadá na detektor 6 infračerveného záření jak záření pozadí o přibližně stejné energii jako v předcházejícím případě, tak i záření průteplivéno objektu 2 vystupující z absorbční části spektra tohoto pruteplivého oojektu 2.

Vzhledem k tomu, že detektor 6 infračerveného záření měří rozdíl energií po sobě přicházejících zářivých toku, objeví se na výstupu zesilovače 2 signál úměrný pouze rozdílu teplot mezi objektem a clonou modulátoru jen v případe, kdy měřeny objekt i clona materiálu budou vykazovat z hlediska spektrálního rozsahu i spektrální propustnosti shodné optické vlastnosti a Kdy rozdíl energií dopadajících ná detektor při obou polohách clony neobsahuje složku závisející na teplotě pozdadí.

Při pouze částečné shodě optických vlastností objektu a clo py nedojde k úplnému vyloučení vlivu pozadí, ale pouze k potlačení tohoto vlivu.

’ ú;

- 4 282 815

I Když výsledný signál bude složitou funkcí teplot a emisních vlastností objektu, clony a částečná také pozadí, výsledná přesnost měření bude podstatně vyšší než bez aplikace způsobu podle vynálezu.

Stejného účinku vyloučení vlivu teploty pozadí na údaj bezdotykového tenlomáru lze dosáhnout tak, že teplotu průteplivého objektu měří současná dva konstrukčně shodné přijímače infračerveného záření příkladně optícmou soustavou s běžným rotačním modulátorem a detektorem, přičemž jednomu z těchto přijímačů je předřazen optický filtr pro infračervené záření, vytvořený ze stejného materiálu jako průteplivý objekt, jehož teplota se měří

Signály z obou detektorů se vedou do elektroniky přístroje, kde se od společného signálu z pozadí a objektu odečte signál z pozadí, čímž se získá signál úměrný zejména teplotě objektu.

Energetická bilance měření je zobrazena na obr. 2· Pokud doba r 5 zaclonění detektoru 6 infračerveného záření clonou 2 se rovná době p odkrytí detektoru 6 infračerveného záření, pak na tomto detektoru 6 vzniká souměrný střídavý sioiiál o amplitudě Eo, která se rovná výše hledanému uvedenému rozdílu signálu od objektu včetně pozadí Ey + E2 ^a signálu od pozadí Εχ.

Tento hledaný souměrný signál vzniká dále tehdy, jsou-li časové průběhy energií tepelných toků Ey + E2 a energie průteplivého objektu 2 S? i tvarově shodné, nemusí však mít obdélníkový průběh jako na obr. 2.

Claims (1)

1. Způsob radiačního měření teplot průteplivých objektůjvyznačující se tím, že infračervené záření/vystupující z daného průteplivého objektu a jeho pozadí^se detekuje jednak přímo a jednak přes průteplivý materiál, jehož infračervené absorbční spektrum je stejné nebo podobné jako spektrum měřeného pi'ůtep livého objektu a rozdíl detekovaných záření je mírou teploty průteplivého objektu.