DD213292A1 - METHOD FOR THE TOOL-FREE MEASUREMENT OF THE TEMPERATURE AND A DEVICE THEREFOR - Google Patents

METHOD FOR THE TOOL-FREE MEASUREMENT OF THE TEMPERATURE AND A DEVICE THEREFOR Download PDF

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DD213292A1
DD213292A1 DD24750983A DD24750983A DD213292A1 DD 213292 A1 DD213292 A1 DD 213292A1 DD 24750983 A DD24750983 A DD 24750983A DD 24750983 A DD24750983 A DD 24750983A DD 213292 A1 DD213292 A1 DD 213292A1
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measurement
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different wavelengths
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Rolf Breternitz
Rainer Knauer
Christian Kemnitz
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Maxhuette Unterwellenborn
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Abstract

Verfahren zur beruehrungslosen Messung der Temperatur und eine Vorrichtung dazu, insbesondere fuer die Gewinnung von Prozessinformationen in der Metallurgie, mit dem Ziel, eine vollautomatische beruehrungslose Temperaturmessung mit hoeherer Genauigkeit und Zuverlaessigkeit einzusetzen. Die Aufgabe besteht darin, mit moeglichst geringem technischem Aufwand Informationen ueber die Temperatur bei veraenderlichen und stoerenden Einflussfaktoren am Messobjekt und seiner Umgebung zu gewinnen. Dazu werden erfindungsgemaess von N erfassten Strahldichten, ausgehend von der Planckschen Strahlungsformel, drei hintereinanderfolgende Messwerte aus verschiedenen Wellenlaengen in einer mehrfach doppelten Verhaeltnisbildung fuer die Ermittlung der Temperatur genutzt, wobei durch nachfolgende Verknuepfung mit einer Kenngroesse und der analytischen Auswertung von ermittelten Emissionsgraden in den entsprechenden Wellenlaengen nach Genauigkeitsgrenzen und Gueltigkeitskriterien eine automatische Anpassung an die Messbedingungen und nach adaptiver Korrektur die Darstellung der Temperatur erfolgt. Die zur Durchfuehrung des Verfahrens entwickelte Vorrichtung gestattet ueber ein Dekodiereinrichtung eine beliebige und definierte Zuordnung der in verschiedenen Wellenlaengen erfassten Strahldichten. Die Anwendung der Erfindung bezieht sich auf den gesamten Bereich der Metallurgie fuer die universelle Gewinnung von Informationen der Temperatur und der Strahlung.Non-contact temperature measurement method and apparatus therefor, in particular for obtaining process information in metallurgy, with the aim of using a fully automated contactless temperature measurement with greater accuracy and reliability. The task is to obtain information about the temperature with variable and disturbing influencing factors on the test object and its surroundings with as little technical effort as possible. For this purpose, three measured values from different wavelengths are used in a multiply double ratio formation for determining the temperature according to the invention of N, starting from the Planckian radiation formula, whereby by subsequent linking with a characteristic and the analytical evaluation of determined emissivities in the corresponding wavelengths according to accuracy limits and validity criteria an automatic adaptation to the measuring conditions and after adaptive correction the representation of the temperature takes place. The apparatus developed for carrying out the method permits, via a decoding device, an arbitrary and defined assignment of the beam densities recorded in different wavelengths. The application of the invention relates to the entire field of metallurgy for the universal extraction of temperature and radiation information.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur terührungslosen Messung der Temperatur und eine Vorrichtung dazuMethod for the non-contact measurement of the temperature and a device thereto

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Messung der Temperatur und eine Vorrichtung dazu, insbesondere für die Gewinnung von Prozeßinformationen in der Metallurgie.The invention relates to a method for non-contact measurement of the temperature and an apparatus therefor, in particular for obtaining process information in metallurgy.

Charakteristik der bekannten technischen LosungenCharacteristic of the known technical solutions

Für die berührungslose Messung der Temperatur sind Verfahren und Vorrichtungen dazu bekannt (DE-CS 3031959), die durch das Erfassen und Auswerten von Strahldichten L in unterschiedlichen Wellenlängen A die Messung der Temperatur und spektraler Paktoren von Meßobjekten ermöglichen· Dabei werden ausgehend von der Planck'sehen und der Wien1sehen Strahlungsformel bei m-Wellenlängena m Gleichungen mit beschränkenden Bedingungen für den Emissionsgrad £ bei der entsprechenden WellenlängeΛ vorgegeben, und für die Ermittlung der Temperatur T erfolgt auf dieser Grundlage eine einfache Quotientenbildung, die in die erforderliche Auswertung nur zwei Wellenlängen einbezieht»For the non-contact measurement of the temperature, methods and devices are known (DE-CS 3031959), which allow the measurement of the temperature and spectral Pactors of DUTs by detecting and evaluating beam densities L in different wavelengths A. see and the Wien 1 given radiation formula at m-Wellenlängena m equations with limiting conditions for the emissivity ε at the appropriate wavelength λ given, and for the determination of the temperature T is carried out on this basis, a simple quotient, which includes only two wavelengths in the required evaluation »

fs ' ifs'i

Die Berücksichtigung dieser "beschränkenden Bedingungen für«? hat andererseits aufwendige Verfahren der Auswertung bis zur Bereitstellung der Informationen der Temperatur zur Polge.On the other hand, the consideration of these "limiting conditions for" has elaborate methods of evaluation up to the provision of the information of the temperature to the pole.

Weitere Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen dazu bestehen darin, daß auch die genannten zusätzlichen Aufwendungen (DE-OS 3031959) sowie weitere Anordnungen zur Sicherung der Meßgenauigkeit mit läullpunktkontrollen (DD-PS 104623) oder mit Zuordnung eines Vergleichsspektrums (DD-PS 147719) nur für spezifische Meßbedingungen geeignet sind und eine Anwendung unter den veränderlichen Meßbedingungen in der Metallurgie, wie sie beispielsweise durch störenden Einfluß auf den Strahlenfluß von der Oberfläche und Umwelt des Meßobjektes mit Schlacke im metallischen Gießstrahl oder Zunder auf Walzadern, Rauch-, Staub- und Flammenentwicklung gegeben sind, nicht gestattet.Other disadvantages of the known methods and devices are that also the said additional expenses (DE-OS 3031959) and other arrangements to ensure the accuracy with läullpunktkontrollen (DD-PS 104623) or assignment of a comparison spectrum (DD-PS 147719) only are suitable for specific measuring conditions and an application under the changing conditions of measurement in metallurgy, as for example, by disturbing influence on the flow of radiation from the surface and environment of the object to be measured with slag in the metallic casting stream or scale on Walzadern, smoke, dust and flame development are not allowed.

Unter diesen störenden Paktoren, die besonders in der Metallurgie zeitlichen Schwankungen unterliegen, kann mit den bisher bekannten Lösungen die notwendige Meßgenauigkeit, insbesondere für Aufgaben der Prozeßsteuerung und für erhöhte Forderungen an die Qualität der Erzeugnisse, nicht erreicht werden·Among these disturbing factors, which are subject to fluctuations in time, especially in metallurgy, the necessary measuring accuracy can not be achieved with the hitherto known solutions, in particular for tasks of process control and for increased demands on the quality of the products.

Die verwendeten Vorrichtungen weisen ebenfalls Nachteile beim Einsatz unter den Meßbedingungen der Metallurgie auf, wobei insbesondere der Einsatz von Ums ehalte inrichtungen für Schwenkspiegel (DD-PS 148985) im optischen Meßkanal ungeeignet ist und die Zuverlässigkeit der Temperaturmessung beeinträchtigt·The devices used also have disadvantages when used under the measurement conditions of metallurgy, in particular the use of Ums ehalte devices for pivoting mirror (DD-PS 148985) in the optical measuring channel is unsuitable and affects the reliability of the temperature measurement ·

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die berührungslose Messung der Temperatur vollautomatisch und mit höherer Genauigkeit, insbesondere unter den Bedingungen der Metallurgie, zu sichern»The aim of the invention is to ensure the non-contact measurement of the temperature fully automatically and with higher accuracy, in particular under the conditions of metallurgy.

Darlegung: des Wesens der ErfindungExplanation: the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur berührungslosen Messung der Temperatur und eine Vorrichtung dazu zu entwickeln, die es gestatten, mit möglichst geringem technischen Aufwand Informationen über die Temperatur bei veränderlichen und störenden Einflußfaktoren am Meßobjekt und seiner Umgebung, insbesondere unter den Bedingungen der Metallurgie, vollautomatisch und mit hoher Genauigkeit bereitzustellen*.The invention has for its object to provide a method for non-contact measurement of temperature and a device to develop that allow, with the least possible technical effort information about the temperature at variable and disturbing factors influencing the DUT and its surroundings, especially under the conditions of Metallurgy, fully automatic and with high accuracy *.

Erfindungsgemäß wird die berührungslose Messung der Temperatur T durch eine Verhältnisbildung mit Meßwerten der in elektrische Signale gewandelten Strahldichten L in verschiedenen Wellenlängen A unter Einbeziehung der entsprechenden Strahldichte des schwarzen Körpers 1 und des jeweiligen Emissionsgrades B7^ sowie einem Rechenglied dadurch gelöst, daß ausgehend von N erfaßten Strahldichten L = f (λ,Τ) = S (Λ,T)L3(Λ,T)According to the invention, the non-contact measurement of the temperature T by a ratio formation with measured values of the converted into electrical signals beam densities L in different wavelengths A including the corresponding radiance of the black body 1 and the respective emissivity B 7 ^ and a computing element is solved in that starting from N detected beam densities L = f (λ, Τ) = S (Λ, T) L 3 (Λ, T)

mit L (Λ,Τ)with L (Λ, Τ)

C1 C 1

[exp[exp

χ Τ wobei C1, C2 = Planck'sehe Strahlungskonstanten χ Τ where C 1 , C 2 = Planck's radiation constants

L = Strahldichte des schwarzen Körpers bei der . Wellenlänge λ.L = radiance of the black body at the. Wavelength λ.

darstellen, aus den verschiedenen Wellenlängen?i, . v represent, from the different wavelengths ? i,. v

J-, J ,AJ, J, A

jeweils drei hintereinander folgende Meßwerte i,j,k der Strahldichte L (7li * k»^i i ^) üt)e:r eine mehrfach doppelte Verhältnisbildung das Meßsignalin each case three consecutively following measured values i, j, k of the radiance L (7l i * k »^ ii ^) üt) a multiple double ratio formation the measuring signal

L (A1,T) L (Ak,T)L (A 1 , T) L (A k , T)

2ζ. _ 2ζ. _

Jj IA · « X j Jj IA · « j

D gewonnen wird und damit unter der Voraussetzung, daß £ (^1,T) ·£(^,Τ) =£2(λ..,Τ) giltD, and on the assumption that £ (^ 1 , T) · £ (^, Τ) = £ 2 (λ .., Τ)

und der Abstand der Differenzen zwischen den Wellenlängen Δ7ν gleich ist, die wahre Temperatur T_. . v ausand the distance of the differences between the wavelengths Δ7ν is equal, the true temperature T_. , v out

bestimmt wird und durch M Messungen eine mittlere, gewiehtete Temperatur Tf. * v ermittelt wird, v/elehe mit deris determined and by M measurements a mean, gewiehtete temperature T f . * v is determined, v / elehe with the

-L, J ,A-L, J, A

nach gleichen Verfahrensschritten "bestimmten Temperatur 2'. vT nach dem Zusammenhangfollowing the same process steps "determined temperature 2 ', vT according to the context

verknüpft wird, wobei D eine Kenngröße darstellt, mit welcher die Genauigkeitsgrenze und die Gültigkeit der Messung überprüft werden kann und entsprechend den Meßbedingungen automatisch die notwendige Anzahl der Messungen festlegt und bei Nichteinhaltung vorgegebener Kenngrößen D den Meßvorgang wiederholt, während bei Einhaltung der Kenngröße DD being a parameter with which the accuracy limit and the validity of the measurement can be checked and according to the measurement conditions automatically determines the necessary number of measurements and non-compliance with predetermined characteristics D repeats the measurement process, while adhering to the characteristic D.

eine mittlere Temperatur I» +T1 a mean temperature I »+ T 1

,j, j,,, j, j ,,

bereitgestellt wird, die als endgültige wahre Temperatur ver wendet werden kann oder durch die Bestimmung der Snissionsgrade £(λ. . , Ί,Τ) in den WellenlängenbereichenΆ.. _· v >is provided which applies a final true temperature can be ver or by determining the Snissionsgrade £ (λ.., Ί, Τ) in the WellenlängenbereichenΆ .. _ * v>

-L,J,K,A Ι,^,ϋ,,Χ-L, J, K, A Ι, ^, ϋ ,, Χ

eine Korrektur der Temperatur T auf der Grundlage des Zusammenhangsa correction of the temperature T on the basis of the relationship

i,i,i,i\· a*-3i.i,k.i + ^1)Ai + Λ·° i,j,k,i + d> i, i, i, i \ · a * - 3 ii, ki + ^ 1 ) Ai + Λ · ° i, j, k, i + d >

wobei die Konstanten a,b,c und d durch einen Lösungsansatz 3. Ordnung der Pormwherein the constants a, b, c and d by a third order solution approach of Porm

ermittelt werden und damit die Bedingungenbe determined and thus the conditions

sowie £2(?Lk,I) = c5 U3.,!) δ (A1,T)and £ 2 (? L k , I) = c5 U 3 .,!) δ (A 1 , T)

analytisch ausgewertet und su einer adaptiven Korrektur der Temperatur Ü? und zur Darstellung der Temperatur T führt. Weiterhin können die 'finissionsgrade £ (Λ. _. v -,) als eigen-evaluated analytically and su an adaptive correction of the temperature Ü? and for showing the temperature T leads. Furthermore, the degrees of finite degree ε (Λ. _. V -,) can be used as

ständige Gewinnung von Prozeßinformationen genutzt werden·continuous use of process information ·

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der "berührungslosen Temperaturmessung mit einer optischen Abbildungseinrichtung, einer rotierenden Filterscheibe mit einem Antriebsmotor zur Erfassung der Strahldichten L in den verschiedenen Wellenlängen α, einer fotoelektrischen Wandlung und einem Eechenglied so aufgebauts daß mit einer Dekodiereinrichtung eine beliebige definierte Zuordnung der hochselektiven Filter der rotierenden Filterscheibe erreicht wird durch Signale, die gewonnen werden über einen fotoelektrischen Smpfänger, einem Verstärker mit nachgeschaltetem Analog/Digital-Wandler und Multiplexer, der einerseits mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist, die den Betriebszustand des Antriebsmotor überwacht und andererseits durch Verbindung mit einer Recheneinrichtung und nachgeschalteter Aus- und Eingabeeinheit die automatische Darstellung der Ergebnisse der Temperaturmessung auf Display gestattet und außerdem über eine Koppel- und Speichereinheit eine direkte Weiterverarbeitung der Temperatur- und Strahlungsinformationen mit analogen und digitalen Signalen für die Prozeßsteuerung sichert·According to the invention, an apparatus for carrying out the method of "non-contact temperature measurement with an optical imaging device, a rotating filter disk with a drive motor for detecting the beam densities L in the different wavelengths α, a photoelectric conversion and a Eechenglied constructed so that s with a decoder any defined Assignment of the highly selective filters of the rotating filter disk is achieved by signals which are obtained via a photoelectric receiver, an amplifier with a downstream analog / digital converter and multiplexer, which is coupled on the one hand with a control device which monitors the operating state of the drive motor and the other by connection with a computing device and downstream output and input unit allows the automatic display of the results of the temperature measurement on display and also via a coupling and memory purity ensures direct further processing of temperature and radiation information with analog and digital signals for process control ·

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung besteht darin, daß die berührungslose Messung der Temperatur vollautomatisch mit vertretbarem Aufwand erfolgt und die Anpassung an alle Meßobjekte durch das Wechseln der hochselektiven Filter im Empfindlichkeits-The particular advantage of the method and the device according to the invention is that the non-contact measurement of the temperature is fully automatic with reasonable effort and the adaptation to all DUTs by changing the highly selective filter in the sensitivity

"bereich des fotoelektrischen Smpfängers eine universelle Anwendung gestattet und weiterhin die geforderte Meßgenauigkeit und Anpaßbarkeit gezielt beeinflußt wird entsprechend den Anforderungen und veränderlichen Meß«. bedingungen am Meßobjekt und der Umwelt» Die Erfindung schafft damit eine entscheidende Voraussetzung für den rationellen Einsatz einer berührungslosen Temperaturmessung und ihrer effektiven Hutzung für die Informationsgewinnung in der Prozeßautomatisierung, insbesondere unter den zum Teil extremen Umweltbedingungen in der Metallurgie,"Range of the photoelectric receiver allows a universal application and further the required accuracy and adaptability is selectively influenced according to the requirements and variable Mess." conditions on DUT and the environment »The invention thus creates a crucial prerequisite for the rational use of a non-contact temperature measurement and their effective use for information gathering in process automation, especially under the sometimes extreme environmental conditions in metallurgy,

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden·The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment.

Pig. 1 zeigt die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der berührungslosen Temperaturmessung.Pig. 1 shows the device for carrying out the method of non-contact temperature measurement.

Der erfindungsgemäßen Lösung wird zugrunde gelegt, daß von einem Meßobjekt, beispielsweise von einem Gießstrang im Stahlwerk, dis Strahldichte L (7i,T) in 4 verschiedenen Wellenlängen Λ -, ο ., . erfaßt wird.The solution according to the invention is based on that of a DUT, for example, of a cast strand in the steel mill, dis radiance L (7i, T) in 4 different wavelengths Λ -, ο., . is detected.

Daraus erfolgt die Bestimmung der Temperatur in nachfolgenden VerfahrensschrittenThis results in the determination of the temperature in subsequent process steps

Ausgehend von dem Zusammenhang L (ά,Τ) = £ (7ί, T) L3 (Λ,T)Starting from the relation L (ά, Τ) = £ (7ί, T) L 3 (Λ, T)

mit I (A, T) = -*—.with I (A, T) = - * -. -

ς 22

C ) - 17jC) - 17y

wobei CL, Gp = Planck1sehe Strahlungskonstanten L = Strahldichte des schwarzen Körperswhere CL, Gp = Planck 1 see radiation constant L = radiance of the black body

bei der Wellenlänge λ.at the wavelength λ.

6 = Snissionsgrad 6 = degree of transmission

darstellen wird unter der Voraussetzung, daßwill represent on the assumption that

und der Abstand Δ Λ. zwischen den Wellenlängen konstant ist, eine mehrfach doppelte Verhältnisbildung zunächst bei den Wellenlängen/*..., A2 und A,, symbolisch dargestellt A1 2 3» durchgeführt und ein Meßsignal K1 o ο gemäßand the distance Δ Λ. between the wavelengths is constant, a multiple double ratio formation first at the wavelengths / * ..., A 2 and A, symbolically represented A 1 2 3 »carried out and a measurement signal K 1 o ο according to

,T) L (Λ-,Τ) L (A T) L (A-,T), T) L (Λ-, Τ) L (A T) L (A-, T)

1'2'3 L2 (Tl2, T) - L2 ermittelt. 1 ' 2 ' 3 L 2 (Tl 2 , T) - determined L 2 .

L2 (Tl2, T) - LS L 2 (Tl 2 , T) - L S

Unter den bereits genannten Voraussetzungen wird mittels der Wien'sehen Hährung und der Planck'sehen Strahlungsformel die wahre Temperatur T1 o -5 gewonnen mitUnder the prerequisites already mentioned, the true temperature T 1 o -5 is obtained by means of the Wien'-see and Planck's radiation formula

C ( J C ( J

T1,2,3 T 1,2,3

1,2,3 TO 1,2,3 TO

T1 o -, ist die Temperatur, welche bei den Wellenlängen A-,T 1 o -, is the temperature which at the wavelengths A - ,

2' 3 bestimmt wird. Ifach gleichem Verfahren wird bei den Wellenlängen 7L 2, λ.«, λ., die Temperatur 1^2 3 4 ermittelte2 '3 is determined. Ifach same procedure is at the wavelengths 7L 2 , λ. ", Λ., The temperature 1 ^ 2 3 4 determined

Mach einer Anzahl von Messungen M, beispielsweise in Abhängigkeit vom Meßobjekt und veränderlichen Meßbedingungen mit M = 10 vorgegeben, werden T\ o -j und Tf o « - durchMake a number of measurements M, given, for example, as a function of the measurement object and variable measurement conditions with M = 10, T \ o -j and T f o «-

eine gewichtete Mittelwertbildung bestimmt und mit einer Kenngröße D verknüpft nach /Τ'-9«-Τ'Λ-,>ι/ - D·a weighted averaging determined and linked to a parameter D according to / Τ'- 9 «-Τ ' Λ -,> ι / - D ·

D stellt eine Kenngröße dar, mit welcher die Genauigkeitsgrenze und die Gültigkeit der Messung überprüft wird und entsprechend den Meßbedingungen automatisch die notwendige Anzahl der Messungen festgelegt wird« Bei Hichteinhaltung der vorgegebenen Kenngröße D erfolgt die Wiederholung des gesamten MeßVorganges, und bei Einhaltung der Kenngröße D wird eine mittlere Temperatur T ausD represents a parameter with which the accuracy limit and the validity of the measurement is checked and the necessary number of measurements is determined automatically according to the measuring conditions. "If the predetermined characteristic D is adhered to, the entire measuring process is repeated, and if the parameter D is maintained a mean temperature T off

1,2,3 τ χ 2,3,41,2,3 τ χ 2,3,4

1 2 - 1 2 -

bereitgestellt, die als endgültige wahre Temperatur verwendet wird·provided as the final true temperature ·

Bei höheren vorgegebenen Genauigkeitsanforderungen erfolgt eine Korrektur der Temperatur ¥ durch die Bestimmung der Emissionsgrade 6.(Tt1. 0 ^ λ>ϊ) i£ den WellenlängenTl1 <~> "\ a For higher specified accuracy requirements, the temperature ¥ is corrected by determining the emissivities 6 (Tt 1. 0 ^ λ> ϊ) i £ at the wavelengths Tl 1 <~>"\ a

auf der Grundlage des Zusammenhangs ,2,3,4'based on the context, 2,3,4 '

' T) = a7v-31,2,3,4 + ^21,2,3,4 + CN,2,3,4' T) = a7v - 3 1,2,3,4 + ^ 2 1,2,3,4 + C N, 2,3,4

Die Konstanten a, b, c und d werden bestimmt durch einen Lösungsansatz 3. Ordnung mit:The constants a, b, c and d are determined by a third order solution approach with:

L (TL1JT) =L (TL 1 JT) =

L (Tl2, T) = 222 32 L (T1 2 , T) = 222 32

L (tu,T) β (a7v^-5+b^2o+c7i-+d) L (7l-,f)L (tu, T) β (a7v ^ -5 + b ^ 2 o + c7i- + d) L (7l-, f)

L (Ti4, T) = (aa3 4+b^2 4+c7L4+d) L3(Ti41T)L (Ti 4, T) = (aa 3 4 + b ^ 2 4 + 4+ C7L d) L 3 (Ti 41 T)

Damit wird eine analytische Ausv/ertung durchgeführt nach £20i2,T) = £ (71.,,T) f (Tt3,OJ) sowieThus, an analytical evaluation is performed after 2 2 0i 2 , T) = £ (71. ,, T) f (Tt 3 , OJ) and

ε 2Ci3, τ) (Ti2, τ) £ (a4,-i) ε 2 Ci 3 , τ) ~ £ (Ti 2 , τ) £ (a 4 , -i)

und führt zu einer adaptiven Korrektur der Temperatur T und damit zur Temperatur T.and leads to an adaptive correction of the temperature T and thus to the temperature T.

Die Emissionsgrade £ (7L1 o ^ AiT) können zur eigenständigenThe emissivities £ (7L 1 o ^ Ai T) can become independent

Gewinnung von Prozeßinformationen, "beispielsweise für die Gütebestimmung der Stahlschmelze, genutzt werden.Obtaining process information, "for example, for the determination of the quality of the molten steel used.

Erfindungsgemäß erfolgt die lösung für eine derartige prinzipielle Verfahrensweise nach der in Pig. dargestellten Vorrichtung, wobei der Strahlenfluß eines Meßobjektes, beispielsweise eines Gießstranges im Stahlwerk, kontinuierlich auf eine optische Abbildungseinrichtung (1) auftrifft« Durch eine rotierende Filterscheibe (2), die aus K (K ^ 4) hochselektiven Filtern besteht und durch einen Antriebsmotor (3) angetrieben wird, wird die spektrale Zerlegung in den Wellenlängen Λ Λ o r> A ermöglicht, da eine Dekodierein-According to the invention, the solution for such a basic procedure according to the in Pig. illustrated device, wherein the beam flow of a measurement object, for example a cast strand in the steelwork, continuously impinges on an optical imaging device (1). By a rotating filter disc (2), which consists of K (K ^ 4) highly selective filters and by a drive motor (3 ), the spectral decomposition in the wavelengths Λ Λ o r> A is possible because a decoding unit

richtung (4) eine beliebige und definierte Zuordnung der Strahldichten L in den Wellenlängen Tl . „ , . für die nach-direction (4) an arbitrary and defined assignment of the beam densities L in the wavelengths Tl. ",. for the after-

folgende Verarbeitung der Strahldichten gestattet. Dementsprechend werden in einem nachfolgenden fotoelektrischen Empfänger (5) die optischen Signale in eine elektrische Größe gewandelt und über einen Verstärker (6) einem Analog/ Digital-Wandler mit nachgeschaltetem Multiplexer (8) zugeführt· Dieser ist gekoppelt mit der Steuereinheit (9) und der Recheneinrichtung (10), die über die Ein- und Ausgabeeinheit (11) eine Ausgabe über Bildschirm (12) und eine Ausgabe für die direkte Prozeßkopplung über die Koppel- und Speichereinheit (13) gestattet» Über die Aus- und Singabeeinheit (11) erfolgen beispielsweise die Vorgaben für die Kenngröße D und die Anzahl der Messungen M zum Beginn der Messung» Der Einsatz der Dekodiereinrichtung (4) und der entsprechenden Ansteuerungsmöglichkeiten, die sich aus der Verknüpfung mit dem Multiplexer (8), der Steuereinheit (9), dem Antriebsmotor (3) und der Recheneinheit (10) ergeben, gestattet eine beliebige und definierte Zuordnung bei der Messung der Strahldichten L71-. Damit wird die universelle Anwendung der Vorrichtung unter Beibehaltung der prinzipiellen Verfahrensschritte gewährleistet.following processing of the beam densities allowed. Accordingly, in a subsequent photoelectric receiver (5) the optical signals are converted into an electrical quantity and fed via an amplifier (6) to an analog / digital converter with a downstream multiplexer (8). This is coupled to the control unit (9) and the Computing device (10) via the input and output unit (11) an output via screen (12) and an output for the direct process coupling via the coupling and memory unit (13) allowed »via the output and output unit (11) For example, the specifications for the characteristic D and the number of measurements M at the beginning of the measurement »The use of the decoder (4) and the corresponding control options, resulting from the link with the multiplexer (8), the control unit (9), the drive motor (3) and the arithmetic unit (10), allows an arbitrary and defined assignment in the measurement of the beam densities L 71- . Thus, the universal application of the device is ensured while maintaining the basic process steps.

Weiterhin stellt die Bin-Kanal-Verarbeitung der Vorrichtung eine wesentliche Voraussetzung für eine hohe Meßgenauigkeit und Zuverlässigkeit dar bei gleichzeitig vertretbarem technischen Aufwand unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes mikroelektronischer Baugruppen, Außerdem ist eine weitere Anpassung an die Meßbedingungen erreichbar durch die Möglichkeit des Auswechselns der hochselektiven filter für die Messung der Strahldichten L in den Wellenlängen A1 o -, Ai so daß beispielsweise auch die An-Furthermore, the bin-channel processing of the device is an essential prerequisite for high accuracy and reliability at the same time reasonable technical effort with special attention to the use of microelectronic assemblies, In addition, a further adaptation to the measurement conditions can be achieved by the possibility of replacing the highly selective filter for the measurement of the radiances L in the wavelengths A 1 o -, Ai so that, for example, the

wendbarkeit wesentlich erweitert werden kann bei der Gewinnung von Prozeßinformationen aus der Flamme eines metallurgischen Prozesses, ze B. über den Verlauf des Blasprozesses bei der Kohlenstoffverbrennung, wobei die einzelnen Verfahrensschritte erhalten bleiben und die Ausgabe der Informationen bezüglich der Zielstellung angepaßt wird. Weiterhin ist hervorzuheben, daß die dargestellten erfindungsgemäßen Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung dazu die Anpassung an die Meßbedingungen mit hoher Meßgenauigkeit, insbesondere durch die adaptive Verfahrensweise, z. B, der iemperaturkorrektur, ermöglicht wird, so daß beispielsweise Störungen am Meßobjekt, hervorgerufen durch Schlackeanteile und andere Verunreinigungen in einem metallischen Gießstrahl, Zunderablagerungen auf einer Walzader oder Beeinträchtigungen der optischen Übertragung des Strahlenflusses durch Sauch- und Flammenentwicklung kompensiert werden können·usability can be considerably extended in the production of process information from the flame of a metallurgical process, such s for example over the course of the blowing process in the carbon combustion, while maintaining the individual process steps, and the output of the information is matched with the target position. Furthermore, it should be emphasized that the illustrated inventive advantages of the method and the device to the adaptation to the measurement conditions with high accuracy, in particular by the adaptive procedure, for. B, the temperature correction is made possible, so that, for example, disturbances on the object of measurement, caused by slag content and other impurities in a metallic pouring stream, scale deposits on a rolling stock or impairments of the optical transmission of the stream of radiation due to the development of smoke and flames can be compensated.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet weiterhin' die direkte Kopplung mit Systemen der Prozeßautomatisierung, so daß die mit hoher Genauigkeit bereitgestellten üteraperaturinformationen entscheidende Kennziffern der Material- und Energie-Ökonomie, der Qualität und der Leistungssteigerung direkt beeinflussen«Furthermore, the solution according to the invention allows 'direct coupling with process automation systems, so that the high-accuracy over-the-clock information directly influences decisive indicators of material and energy economy, quality and performance increase.'

Claims (4)

ErfindungaanspruchErfindungaanspruch 1, J , &1, J, & verknüpft wird, wobei D eine Kenngröße darstellt, mit welcher die Genauigkeitsgrenze und die Gültigkeit der Messung überprüft werden kann und entsprechend den Meßbedingungen automatisch die notwendige Anzahl der Messungen festlegt und bei Nichteinhaltung vorgegebener Kenngröße D den Meßvorgang wiederholt, während bei Einhaltung der Kenngröße D eine mittlere TemperaturD is a parameter with which the accuracy limit and the validity of the measurement can be checked and according to the measurement conditions automatically determines the necessary number of measurements and non-compliance with predetermined characteristic D repeats the measurement process, while maintaining the characteristic D a mean temperature φ t r φ tφ t r φ t T =T = bereitgestellt wird, die als endgültige wahre Temperatur verwendet werden kann oder durch die Bestimmung der Emissionsgrade £ (λj _· v ι»ϊ) in äen Wellenlängen A4 ^ v ι is provided, which can be used as the final true temperature or by the determination of the emissivities ε (λj _ · v ι »ϊ) in äen wavelengths A 4 ^ v ι Ij J ,Ä,X 1, J tJS.t XIj J, Ä, X 1, J t JS. t X eine Korrektur der Temperatur ¥ auf der Grundlage des Zusammenhangs a correction of temperature ¥ based on the context i k l+c7xi i kikl + c7x iik -|Jj -Κ·, X X,J,ii:,- | Jj -Κ ·, X X, J, ii :, in weiteren Verfahrensschritten realisiert wird, wobei die Konstanten a,b,c und d durch einen Lösungsansatz 3· Ordnung der Formis realized in further method steps, wherein the constants a, b, c and d by an approach 3 · order of the form ermittelt werden und damit die Bedingungenbe determined and thus the conditions analytisch ausgewertet und au einer adaptiven Korrektur der Temperatur Ψ und zur Darstellung der Temperatur T geführt werden·analytically evaluated and led to an adaptive correction of the temperature Ψ and to the representation of the temperature T · 1, J ,Jt 1, J ,Js.1, J, Jt 1, J, Js. über eine mehrfach doppelte Verhältnisbildung das Meßsignal over a multiple double ratio formation the measurement signal L OT) L (T)L OT) L (T) 1. Verfahren zur berührungslosen Messung der Temperatur und eine Vorrichtung dazu durch eine Verhältnisbildung mit Meßwerten der in elektrische Signale gewandelten Strahldichte L in verschiedenen Wellenlängen λ. unter Einbeziehung der entsprechenden Strahldichte des schwarzen1. A method for non-contact measurement of temperature and a device thereto by a ratio formation with measured values of the converted into electrical signals radiance L in different wavelengths λ. including the corresponding radiance of the black Körpers Ln und des Eüiissionsgrades£ bei der jeweiligen sBody L n and the Eüiissionsgrades £ at the respective s Wellenlänge sowie einem Rechenglied gekennzeichnet dadurch, daß ausgehend von Έ erfaßten Strahldichten L = f (71 ,T) = (Tl", T) L3 (A, T) mitWavelength and a computing element characterized in that starting from Έ detected beam densities L = f (71, T) = (Tl ", T) L 3 (A, T) with C1 C 1 L (λ ,T) = L (λ, T) = ( -Tjp. ) - 17(-Tjp.) - 17 aus den verschiedenen Wellenlängen A jeweils 3 hinterein . anderfolgende Meßwerte der Strahldichte L (ά. · v»^· -? v)from the different wavelengths A 3 in each case. following measurements of the radiance L (ά · v »^ · - v) 2* Verfahren nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß die ermittelten Snissionsgrade £ (A . . Ί) und deren Verlauf 2 * Method according to item 1, characterized in that the determined degrees of suction ε (A, Ί ) and their course X, J ,iC, XX, J, iC, X zur Gewinnung von zusätzlichen Prozeßinformationen genutzt wird*used to obtain additional process information * 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer optischen Abbildungseinrichtung, einer rotierenden Filterscheibe mit Antrieb zur Erfassung der Strahldichten L-Λ. in verschiedenen Wellenlängentl , einer fotoelektrischen Wandlang und einem Rechenglied, gekennzeichnet dadurch, . daJS'die hochselektiven Filter der rotierenden filterscheibe (2), die durch den Antriebsmotor (3) bewegt wird, mit einer Dekodiereinrichtung (4) beliebig definiert der Anordnung zugeordnet wird, bestehend aus dem fotoelektrischen Empfänger (5)j einem Verstärker (6) mit nachgeschalt et em Analog/Digital-Wandler (7) und Multiplexer (8), der mit einer Steuereinrichtung (9) und einer Recheneinrichtung (10) gekoppelt ist und über eine nachgeschaltete Aus- und Singabeeinheit (11) die Anzeige der Temperatur T und des Smissionsgradesε auf einem Display (12) gestattet und gleichzeitig über die Koppel- und Speichereinheit (13) eine Weiterverarbeitung für die Prozeßautomatisierung ermöglicht ist.3. Apparatus for carrying out the method with an optical imaging device, a rotating filter disk with drive for detecting the beam densities L-Λ. in different wavelengths, a photoelectric wall length and a computing element, characterized by,. daJS'die highly selective filter of the rotating filter disc (2), which is moved by the drive motor (3), with a decoder (4) arbitrarily defined the arrangement is assigned, consisting of the photoelectric receiver (5) j an amplifier (6) nachgeschalt et em analog / digital converter (7) and multiplexer (8), which is coupled to a control device (9) and a computing device (10) and via a downstream output and input unit (11) the display of the temperature T and Smoothing degree ε on a display (12) allows and at the same time on the coupling and memory unit (13) further processing for process automation is possible. ,3, 2 , 3, 2 gewonnen wird und damit unter der Voraussetzung, daßis obtained and thus on condition that £( 7^1*T) E{ Ak,T) = £2 (Λ .,T) gilt der Abstand der£ ( 7 ^ 1 * T) E { A k , T) = £ 2 (Λ., T) is the distance of Differenzen zwischen den Wellenlängen gleich ist, die wahre TemperaturDifferences between the wavelengths is equal, the true temperature inin bestimmt wird und durch M Messungen eine mittlere, gewichtete Temperatur T'_. . . ermittelt wird, welcheis determined and by M measurements a mean, weighted temperature T'_. , , it is determined which Temperatur T1 . v Ί nach dem ZusammenhangTemperature T 1 . v Ί according to the context J ,£, XJ, £, X » — φ»»- φ» 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß eine Anpassung an die Meßbedingungen des Meßobjektes durch auswechselbare filter gewährleistet ist,4. Apparatus for carrying out the method according to item 3 », characterized in that an adaptation to the measuring conditions of the test object is ensured by interchangeable filter, Hierzu 1 Seife ZeichnungenTo do this, 1 soap drawings
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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