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

CS 269707 B1 1

Vynález patří do oboru měření teplot a vztahuje se na zařízení k spektrálnímuměření teploty, jež obsahuje pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, poháněnoukrokovým motorem, nebo podobným ústrojím, impedanční převodník s případně připojenýmfiltrem 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 jeznámé. Na pyrodetektor je napojeno vyhodnocovací zapojení, jež transformuje údajeo intenzitě či napětí na pyrodetektorů na údaje o teplotě.

Pro zajištění pracovních požadavků a přesnosti měření se pyrodetektor střídavězaměřuje na měřený předmět či prostředí a předmět se známou referenční teplotou. Tolze učinit pomocí závěrky, nejlépe rotující, nebo kmitající clony, takže pyrodetektorstřídavě snímá záření měřeného předmětu a záření povrchu clony, čímž vzniká pulsujícíproud či napětí. Měří se bui přirozené záření clony, nebo se clona ozařuje z referenčního zdrojezáření o známé teplotě.

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

Vyhodnocování měřených teplot lze nejjednodušeji řešit usměrněním pulsujícíhoproudu a z jeho amplitudy odvodit velikost měřené teploty. Toto řešení má však ome-zenou 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 vyhodnoceni řešit programem. Toto řešení je přesné, ale nákladné. & popisu k československému autorskému osvědčení č. 297614 je známo zapojení,jež používá k vyhodnocení signálu vysílaného pyrodetektorem, dvojice vzorkovacíchzesilovačů, napojených na vstupy diferenčního zesilovače, přičemž teplota clony sezjišíuje měřením teploty okolí clony pomocí kontaktního referenčního snímače. Řeše-ní dává velmi přesné výsledky, je jednodušší než zařízení používající mikropočítač,avšak přesto je dost složité. Pro méně náročná měření by mohlo postačit řešení jed-nodušší. Úkolem vynálezu je vytvořit zapojení pro spektrální měřeni teploty, jež by bylojednoduché a přesto reagovalo na případné změny teploty povrchu clony. Úloha je řešena vytvořením zařízení k spektrálnímu měření teploty, které obsahu-je pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, poháněnou krokovým motorem nebo po-dobným ústrojím, impedanční převodník, případně β připojeným filtrem, a případně li-nearizační člen, jakož i referenční snímač teploty okolí clony, jehož podstata jepodle vynálezu v tom, že impedanční převodník je přes případný vazební člen a selek-tivní filtr napojen na převodník na absolutní hodnotu, přičemž referenční snímačteploty okolí clony je přea zesilovač a posouvací zesilovač napojen na vstup proposuv nuly převodníku na absolutní hodnotu.

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

Zařízení podle vynálezu je výhodně provedeno tak, že převodník na absolutníhodnotu se skládá ze sériově za sebou zapojených přístrojového zesilovače a operační-ho zesilovače, přičemž vstupem pro posuv absolutní nuly je opatřen přístrojový zesi-lovač a na vstup linearizačního členu je napojen výstup operačního zesilovače. 2 CS 269707 B1 Výhoda zářízení.pro spektrální měření teplot, vytvořeného podle vynálezu, jev tom, že přes svoji jednoduchost a tudíž i nízké pořizovací náklady, reaguje též na :případné změny teploty clony. Příklad zařízení, vytvořeného podle vynálezu, je schematicky znázorněn na výkre-su.

Na měřený předmět P je zaměřen optický člen 3.» který soustřeáuje tepelné paprs-ky na pyrodetektor £. Mezi optickým členem'_l a pyrodetektorem 4. je umístěna clona _2, ’poháněná krokovým motorem 3, nebo podobným ústrojím. Pyrodetektor £ snímá střídavězáření z předmětu P a povrchu clony _2. Ve znázorněném příkladném provedení je clona2 rotační, mechanická modulace má frekvenci cca 10 Hz. Výstup pyrodetektoru £ jepřes 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 různýmzpůsobem. Ve znázorněném příkladu je tvořen ze sériově za sebou zapojených pří strojo- « vého 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 napojenna vstup pro posuv nuly převodníku 2 na absolutní hodnotu, ve znázorněném příkladuna vstup pro posuv nuly přístrojového zesilovače 7.1.

Na výstup převodníku 2 na absolutní hodnotu, ve znázorněném případě na výstupoperačního zesilovače 7.2. je napojen vstup linearizačního členu 11. V případě, žerozsah měřených teplot není přiliě velký, může linearizační člen 11 odpadnout.

Zařízení k spektrálnímu měření teploty, vytvořené podle vynálezu, pracuje tak-to:

Optický člen 1 soustřeáuje tepelné paprsky z předmětu P a promítá je na aktivníplochu pyrodetektoru £. Clona 2, opatřená výřezy, rotuje, jsouc poháněna krokovým mo-torem 2· Clona 2 tak přeruěuje rytmicky proud tepelných paprsků, vysílaných předmě-tem P s modulaci cca 10 Hz. V době zakrytí předmětu P clonou 2 snímá pyrodetektor £zářeni z clony _2i .takže vysílá pulsující signál. Impedanční převodník 5 překlenujerozdíl impedancí mezi pyrodetektorem £ a návaznými elektronickými obvody. Selektivnífiltr £ odstraňuje z pulsujícího signálu nežádoucí Sum. Převodník 2 detekuje signálna absolutní hodnotu. 1

Signál odpovídající změřené teplotě okolí clony 2, vysílá referenční snímač 8t přes zesilovač 9. a posouvací zesilovač 10 jej přivádí na vstup pro posuv nuly přístro- jového zesilovače 7.1, který tento údaj promítne jako korekci do stanoveni absolutnínuly pulsujícího signálu.

Protože závislost velikosti signálu na absolutní teplotě je bikvadratická, pře-vádí ji linearizační člen 11 na závislost lineární. Údaje na výstupu linearizačníhočlenu 11 se zpracovávají dále na neznázorněných přístrojích pro potřeby měření, pří-padně regulace.

Claims (3)

1. CS 269707 B1 PŘEDMĚT VYNÁLEZ, U

   1. Zařízeni k spektrálnímu měření teplot, obsahující pyrodetektor, rotující ne-bo kmitající clonu, poháněnou krokovým motorem nebo podobným ústrojím, impedančnípřevodník, případně spojený s filtrem, a případně linearizační člen, jakož i refe-renční snímač teploty okolí clony, vyznačující se tím, Se impedanční převodník (5)je přes případný vazební člen a selektivní filtr (6) napojen na převodník (7) naabsolutní hodnotu, přičemž referenční snímač (8) teploty okolí clony (2) je přeszesilovač (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 abso-lutní hodnotu je napojen na vstup linearizačního členu (11).
3. 3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že převodník (7) na absolutníhodnotu se skládá ze sériově za sebou zapojených přístrojového zesilovače (7.1) aoperačního zesilovače (7.2), přičemž referenční snímač (8) teploty okolí clony (2)je přes zesilovač (5) a posouvací zesilovač (10) napojen na vstup pro posuv abso-lutní nuly přístrojového zesilovače (7.1) a linearizační člen (11) je napojen navýstup operačního zesilovače (7.2). 1 výkres