CS269707B1 - Zařízení k spektrálnímu měření teploty - Google Patents

Abstract

SeSení se vztahuje na zařízení ke ! spektrálnímu měření teploty a řeSí problém' přesného měření teploty jednoduchým a tu- I díž 1 levným zapojením. Problém je řeěen tím, že impedanční převodník (5) je přes vazební člen a selektivní filtr napojen na vstup převodníku (7) na absolutní teplotu, přičemž referenční snímač (6) teploty okolí clony (2) je přes zesilovač (9) a posouvací zesilovač (10) napojen na vstup pro po-: suv nuly převodníku (7) na absolutní hodnotu.

Description

Vynález patří do oboru měření teplot a vztahuje se na zařízení k spektrálnímu měření teploty, jež obsahuje pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, poháněnou krokovým motorem, nebo podobným ústrojím, impedanční převodník s případně připojeným filtrem a případně linearizační člen, jakož i referenční snímač teploty okolí clony.

Vynález řeší problém vytvoření jednoduchého, tudíž i levného zapojení.

Použití pyrodetektorů k bezdotykovému měření teploty předmětu nebo prostředí je známé. Na pyrodetektor je napojeno vyhodnocovací zapojení, jež transformuje údaje o intenzitě či napětí na pyrodetektorů na údaje o teplotě.

Pro zajištění pracovních požadavků a přesnosti měření se pyrodetektor střídavě zaměřuje na měřený předmět či prostředí a předmět se známou referenční teplotou. To lze učinit pomocí závěrky, nejlépe rotující, nebo kmitající clony, takže pyrodetektor střídavě snímá záření měřeného předmětu a záření povrchu clony, čímž vzniká pulsující proud či napětí.

Měří se bui přirozené záření clony, nebo se clona ozařuje z referenčního zdroje záření o známé teplotě.

Vzhledem k tomu, že intenzita tepelného záření stoupá se čtvrtou mocninou absolutní teploty, bývá do příslušného zapojení zařazen přiměřený linearizační člen, například sériovým zapojením dvou kvadrátorů, realizujících odmocninu.

Vyhodnocování měřených teplot lze nejjednodušeji řešit usměrněním pulsujícího proudu a z jeho amplitudy odvodit velikost měřené teploty. Toto řešení má však omezenou přesnost, protože nevystihuje dost přesně vliv referenční teploty.

Jiné známé řešení používá k vyhodnocení mikroprocesor, případně i mikropočítač. V tom případě je možno vypustit některé členy zapojení, například linearizační člen, a vyhodnocení řešit programem. Toto řešení je přesné, ale nákladné.

£ popisu k československému autorskému osvědčení č. 257614 je známo zapojení, jež používá k vyhodnocení signálu vysílaného pyrodetektorem, dvojice vzorkovacích zesilovačů, napojených na vstupy diferenčního zesilovače, přičemž teplota clony se zjišluje měřením teploty okolí clony pomocí kontaktního referenčního snímače. Řešení dává velmi přesné výsledky, je jednodušší než zařízení používající mikropočítač, avšak přesto je dost složité. Pro méně náročná měření by mohlo postačit řešení jednodušší.

Úkolem vynálezu je vytvořit zapojení pro spektrální měření teploty, jež by bylo jednoduché a přesto reagovalo na případné změny teploty povrchu clony.

Úloha je řešena vytvořením zařízení k spektrálnímu měření teploty, které obsahuje pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, poháněnou krokovým motorem nebo podobným ústrojím, impedanční převodník, případně s připojeným filtrem, a případně linearizační člen, jakož i referenční snímač teploty okolí clony, jehož podstata je podle vynálezu v tom, že impedanční převodník je přes případný vazební člen a selektivní filtr napojen na převodník na absolutní hodnotu, přičemž referenční snímač teploty okolí clony je přea zesilovač a posouvací zesilovač napojen na vstup pro posuv nuly převodníku na absolutní hodnotu.

Pro měření širšího rozsahu teplot je podle vynálezu výstup převodníku na absolutní hodnotu napojen na vstup linearizačního členu.

Zařízení podle vynálezu je výhodně provedeno tak, že převodník na absolutní hodnotu se skládá ze sériově za sebou zapojených přístrojového zesilovače a operačního zesilovače, přičemž vstupem pro posuv absolutní nuly je opatřen přístrojový zesilovač a na vstup linearizačního členu je napojen výstup operačního zesilovače.

CS 269707 Bl

Výhoda září zení.pro spektrální měření teplot, vytvořeného podle vynálezu, je v tom, že přes svoji jednoduchost a tudíž i nízké pořizovací náklady, reaguje tížen případné změny teploty clony.

Příklad zařízení, vytvořeného podle vynálezu, je schematicky znázorněn na výkresu.

Na měřený předmět P je zaměřen optický člen 1.» který soustřeáuje tepelné paprsky na pyrodetektor 4. Mezi optickým členem'.! a pyrodetektorem 4. je umístěna c i ona £, ’ poháněná krokovým motorem 3. nebo podobným ústrojím. Pyrodetektor £ snímá střídavě záření z předmětu P a povrchu clony .2. Ve znázorněném příkladném provedení je clona 2 rotační, mechanická modulace má frekvenci cca 10 Hz. Výstup pyrodetektoru £ je přes impedanční převodník a případný neznázorněný vazební člen RC napojen na vstup selektivního filtru 6.· Výstup selektivního filtru £ je napojen na vstup převodníku 7 na absolutní hodnotu. Převodník 7. na absolutní hodnotu může být proveden různým způsobem. Ve znázorněném příkladu je tvořen ze sériově za sebou zapojených přístrojového zesilovače 7»1 a operačního zesilovače 7.2.

V tělese, v němž je uložena clona 2, je uspořádán referenční snímač 8 teploty, který je kontaktní, jeho výstup je přes zesilovač 9. a posouvací zesilovač 10 napojen na vstup pro posuv nuly převodníku 2 ^na absolutní hodnotu, ve znázorněném příkladu na vstup pro posuv nuly přístrojového zesilovače 7.1.

Na výstup převodníku 2 ^na absolutní hodnotu, ve znázorněném případě na výstup operačního zesilovače 7.2, je napojen vstup linearizačního členu 11. V případě, že rozsah měřených teplot není příliě velký, může linearizační člen 11 odpadnout.

Zařízení k spektrálnímu měření teploty, vytvořené podle vynálezu, pracuje takto:

Optický člen 1 soustřeáuje tepelné paprsky z předmětu P a promítá je na aktivní plochu pyrodetektoru £. Clona 2, opatřená výřezy, rotuje, jsouc poháněna krokovým motorem 2· Clona 2 tak přeruěuje rytmicky proud tepelných paprsků, vysílaných předmětem P s modulaci cca 10 Hz. V době zakrytí předmětu P clonou 2 snímá pyrodetektor £ záření z clony 2, .takže vysílá pulsující signál. Impedanční převodník 2 překlenuje rozdíl impedancí mezi pyrodetektorem £ a návaznými elektronickými obvody. Selektivní filtr 2 odstraňuje z pulsujícího signálu nežádoucí ěum. Převodník 2 detekuje signál na absolutní hodnotu. ¹

Signál odpovídající změřené teplotě okolí clony 2, vysílá referenční snímač 8 přes zesilovač 2 ^a posouvací zesilovač 10 jej přivádí na vstup pro posuv nuly přístrojového zesilovače 7.1, který tento údaj promítne jako korekci do stanovení absolutní nuly pulsujícího signálu.

Protože závislost velikosti signálu na absolutní teplotě je bikvadratická, převádí ji linearizační člen 11 na závislost lineární. Údaje na výstupu linearizačního členu 11 se zpracovávají dále na neznázorněných přístrojích pro potřeby měření, případně regulace.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení k spektrálnímu měření teplot, obsahující pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, poháněnou krokovým motorem nebo podobným ústrojím, impedanční převodník, případně spojený s filtrem, a případně linearizační člen, jakož i referenční snímač teploty okolí clony, vyznačující se tím, že impedanční převodník (5) je přes případný vazební člen a selektivní filtr (6) napojen na převodník (7) na absolutní hodnotu, přičemž referenční snímač (8) teploty okolí clony (2) je přes zesilovač (9) a posouvací zesilovač (10) napojen na vstup pro posuv nuly převodníku (7) na absolutní hodnotu.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že výstup převodníku (7) na absolutní hodnotu je napojen na vstup linearizačního členu (11).
3. 3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že převodník (7) na absolutní hodnotu se skládá ze sériově za sebou zapojených přístrojového zesilovače (7.1) a operačního zeeilovače (7.2), přičemž referenční snímač (8) teploty okolí clony (2) je přes zesilovač (5) a posouvací zesilovač (10) napojen na vstup pro posuv absolutní nuly přístrojového zesilovače (7.1) a linearizační člen (11) je napojen na výstup operačního zesilovače (7.2).