DE1473258A1 - Device for measuring the temperature distribution of a hot zone - Google Patents
Device for measuring the temperature distribution of a hot zoneInfo
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Description
Binrichtung zum Messen der Temperaturverteilung einer heißen Zone.Direction for measuring the temperature distribution of a hot zone.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zu dessen der Temperaturverteilung einer heißen Zone, wie sie beispielsweise im Innorn eines Schmelzofens gegeben ist.The invention relates to a device for its temperature distribution a hot zone, as it is given, for example, in the interior of a melting furnace.
Nach einem bekannten Verfahren kann die von sinem Objekt ausgehende Temperaturstrahlung dadurcll ermittelt werden, daß das Objekt photographisch aufgenommen und das Negativmaterial photometrisch ausgemessen wird und damit Maßzaljien der im allgemeinen von Stelle zu Stelle verschiedenen Temperaturstrahlung gewonnen werden. Dieses Verfahren ist relativ umständlich und liefert die Temperatur- und Strahlungsverteilung nur. mit einer gewissen Zeitverzögerung, da das photographische Rohmaterial chemisch behandelt erden muß. Außerdem eignet sich dieses Verfahren praktisch kaum zu dauernden Betriebskontrollen, da der Verschleiß an photographischem Rohmaterial in den meisten Fallen untragbar ist. Die erfindung bezweckt, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der einerseits die Nachteile des bekannten Verfahrens vermieden werden und die andererseits eine Reihe von Möglichkeiten bietet, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird.According to a known method, the starting from your object can Thermal radiation dadurcll be determined that the object was photographed and the negative material is measured photometrically and thus the measurement generally different temperature radiation can be obtained from place to place. This procedure is relatively cumbersome and provides the temperature and radiation distribution only. with a certain time lag because the photographic raw material is chemically must be treated. In addition, this process is practically unsuitable for long-term use Operational controls because of the wear and tear on photographic raw material in most Falling is intolerable. The purpose of the invention is to provide a circuit arrangement in which on the one hand the disadvantages of the known method are avoided and the on the other hand offers a number of possibilities, which are discussed in more detail below is received.
Erfindungsgemäß wird das Objekt mittels einer Fernsehkamera unter Verwendung derart beschaffener und geeichter fernsehtechnischer Mittel aufgenommen, daß den einzelnen Objektpunkten in Abhängigkeit von deren jeweiliger Temperaturstrahlung jeweils bestimmte farbige bildpunkte zugeordnet und auf dem Bildschirm eines Farbfernsehempfängers sichtbar gemacht werden. Man erhält auf diese Weise ein farbiges Bild, welches sich vom Objekt - wie es uns ohne Verwendung der Farbfernsehwiedergabeeinrichtung ersoheintim allgemeinen wesentlich unterscheidet, welches aber die Temperaturverteilung deutlich erkennbar läßt.According to the invention, the object is viewed by means of a television camera Use of television technology that has been designed and calibrated in this way middle added that the individual object points depending on their respective Temperature radiation each assigned to certain colored pixels and on the Screen of a color television receiver can be made visible. One receives on this Way a colored picture, which differs from the object - as it is to us without using the Color television display device also generally differs significantly, but which makes the temperature distribution clearly recognizable.
Die Erfindung bietet die Vorteile, daß die vom Objekt ausgehende Temperaturstrahlung ohne die geringste zeitliche Verzögerung ersichtlich ist, und daß eine dauernde Beobachtung des Objektes ohne besonderen zusätzlichen Aufwand möglich ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist darin zu sehen, daß durch die farbige Wiedergabe ein erareiterter Zuordnungsbereich gegeben ist, wodurch eine wesentlich genauere Temperaturmessung orzielbar ist.The invention offers the advantages that the temperature radiation emanating from the object can be seen without the slightest time delay, and that a permanent Observation of the object is possible without any special additional effort. Another The advantage of the object according to the invention is to be seen in the fact that through the colored Playback is given an elaborated allocation area, which makes an essential more accurate temperature measurement can be achieved.
In vielen Fällen ist es zweckmäßig, eine derartige Gradationsänderungseinrichtung vorzusehen, daß Bereiche extremer Temperaturstrahlung durch extrem verschiedene Farbwerte (z.ß. einander komplementäre Farben) dargestellt werden. Diese Gradationsänderungseinrichtung kann derart beschaffen sein, daß wahlweise einstellbar bestimmte Teilbereiche des Objektes mit extrem versohiedenen Farbwerten auf dem Bildschirm sichtbar werden. i/enn also beispielsweise ein Objekt mit einer Temperaturverteilung zwischen 1000 und 2000 Grad gegeben ist, dann kann ein Teilbereich mit einer Temperaturverteilung von 1800 bis 1900 Grad derart betrachtet werden, daß den extremen Temperaturwerten des Teilbereiches einander komplementäre Farben zugeordnet werden.In many cases, it is appropriate to use such a gradation changing device to provide that areas of extreme temperature radiation by extremely different Color values (e.g. colors that are complementary to one another) are displayed. This gradation changing device can be such that selectively adjustable certain sub-areas of the Object with extremely different color values become visible on the screen. For example, if an object has a temperature distribution between 1000 and 2000 degrees is given, then a sub-area with a temperature distribution from 1800 to 1900 degrees can be viewed in such a way that the extreme temperature values of the sub-area, complementary colors are assigned to one another.
Auf diese Weise kann der Teilbereich wesentlich genauer gemessen werden, als dies unter Berücksichtigung des Gesamtbereiches möglich wäre.In this way, the sub-area can be measured much more precisely, than would be possible taking into account the entire area.
Im folgenden werden die Erfindung und Ausführungsbeispiele derselben anhand der Figuren 1 bis 7 näher erläutert, wobei nur die zum verstanunis der Erfindung erforderlichen Details schematisch dargestellt sind. In mehreren Figuren vorkommende gleiche Bauteile und Symbole sind Mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen: Figur i eine Anordnung zur fernschemäßigen Aufnahme und Sichtbarxaohung der von einem Objekt ausgehenden Temperaturstrahlung, Figuren 2 bis 4 Bildschirme von Fernschempfängern mit Darstellungen der Temperaturverteilung und Vergleichswerte, Figuren 5 bis 7 Impulsfolgen, wie sie zur Ableitung von Isothermen benötigt worden.The following are the invention and embodiments thereof explained in more detail with reference to Figures 1 to 7, wherein only those for understanding of the invention required details are shown schematically. In several figures Identical components and symbols that occur are identified by the same reference symbols. The figures show: FIG. 1 an arrangement for televised recording and visual viewing the temperature radiation emanating from an object, Figures 2 to 4 screens of telecommunication receivers with representations of the temperature distribution and comparative values, Figures 5 to 7 pulse sequences as they were required for deriving isotherms.
Nach Figur 1 wird das aufzunelumende objekt 1 mit einer Fernsehkamera 2 aufgenommen und dabei ein Videosignal gewonnen, welches unter Venvendung eines Betriebegerätes 3 auf dom Bildschirm 4 eines Faarbfernsehempfängers 5 sichtbar gemacht wird. Als Objekt 1 kommt beispielsweise eine glühonde Masse in Botraclit, von der eino Tenperaturstrahlung ausgeht, die sich in den Bereichen Ui bis B4 merklicll unterscheiden soll. Es wird angenommen, daß das Objekt 1 wie ein soliwarzor Körpor strahlt, wie es in vielen Fällen der Praxis zutrifft.According to Figure 1, the object 1 to be filled with a television camera 2 recorded and thereby a video signal obtained, which using a Operating device 3 made visible on dom screen 4 of a color television receiver 5 will. As object 1, for example, a glowing mass in botraclite comes from the A temperature radiation emanates, which is in the areas Ui to B4 mklicll should distinguish. It is assumed that the object 1 is like a soliwarzor body shines, as is the case in many cases.
Innerhalb des Betriebsgerätes 3 sind eine Farbstufe 3§, ein Generator 3", eine Einrichtung 3n zur Erzeugung der Botriebsspannungen und eine Cradationsänderungeeinriotung 3" angeordnet. Die Farbstufe 3t stellt in Verbindung mit dem Farbfernsehempfänger 5 eine Wiedergabeeinrichtung dar, mit der den einzelnen Objoktpunkten in Abhängigkeit von deron jeweiliger Tenperaturstrahlung bestimmte farbige Bildpunkte zugeordnet und auf dem Bildschirm 4 sichtbar gemacht werden. Insbesondere sind die Bereiche 6 bis 10 erkennbar, die entsprechenden Bereichen des Objektes 1 zugeordnet sind.Inside the operating device 3 are a color stage 3§, a generator 3 ", a device 3n for generating the drive voltages and a cradation change 3 ". The color stage 3t is in connection with the color television receiver 5 shows a display device with which the individual object points are dependent associated with the respective temperature radiation certain colored pixels and made visible on the screen 4. In particular, the areas 6 to 10 can be seen, the corresponding areas of the object 1 are assigned.
Um einen Temperaturvergletohswert zur Verfügung zu haben, kann im Blickfeld der Fernsehkamera 2 ein Körper 11 angeordnet sein, dessen Temperatur bekannt ist und dessen Bild 12 aui dem Bildschirm 4 ersichtlich ist. Im vorliegenden Fall ist erkennbar, daß der dem Bereich 7 entsprechende Bereich des Objektes die gleiche Temperaturstrahlung ausstrahlt, wie der Körper ii, eo daß die Temperatur dieees Bereiches gschätzt werden kann.In order to have a temperature comparison value available, the Field of view of the television camera 2 can be arranged a body 11, the temperature of which is known and whose image 12 can be seen on the screen 4. In the present case it can be seen that the area of the object corresponding to area 7 is the same Temperature radiation radiates like the body ii, eo that the temperature dieees Area can be estimated.
Diese Methode ist jedoch nicht immer anwendbar.However, this method is not always applicable.
Die Gradationsänderungseinrichtung 3"'2 ist derart ausgelegt, daß die Bereiche B1 und B4 extremer Temperaturstrahlung durch extrem verschiedene Farbwerte, beispielsweise durch Komplementärfarben, auf dem Bildschirm 4 dargestellt werden. Die durch diese Gradationsänderungseinrichtung 31111 bewirkte Gradationsänderung ist wahlweise derart einstellbar, daß bestimmte Bereiche des Objektes, beispielsweise die Bereiche Bi, B2, mit extrem verschiedenen Farbwerten wiedergegeben werden. Dabei kann auch der Abbildungsmaßstab mit an sich bekannten Mitteln derart abgeändert werden, daß nur die interessierenden Bereiche B1 und B2 groß im Bild erscheinen. Durch die kömbinatorische Anwendung dieser beiden Maßnahmen, nämlich einerseits die Änderung des Abbildungsmaßstabes und andererseits eine Farbtonänderung, derart, daß die jeweils betrachteten Bereiche mit extrem verschiedenen Farbwerten sichtbar gemacht werden, wird die erzielbare Genauigkeit wesentlich erhöht.The gradation changing device 3 '' '2 is designed such that the areas B1 and B4 of extreme temperature radiation due to extremely different color values, for example by complementary colors, are shown on the screen 4. The gradation change caused by this gradation changing device 31111 is optionally adjustable so that certain areas of the object, for example the areas Bi, B2 are reproduced with extremely different color values. Included the image scale can also be modified in this way using means known per se that only the areas of interest B1 and B2 appear large in the image. Through the combinatory application of these two measures, namely on the one hand the change in the reproduction scale and, on the other hand, a change in color, such as that the respectively observed areas are visible with extremely different color values are made, the achievable accuracy is significantly increased.
In vielen Fällen ist es vorteilhaft, unter Verwendung des Generators 13, ein Signal zu erzeugen, dessen Bild als vorzugsweise rechteckförmige- Fläche auf dem Bildschirm 4 erscheint und als Vergleichswert herangezogen werden kann. Da durch die Farbe dieser Flaclle 14 eine eindeutige Zuordnung zu einer bestimmten Temperatur gegeben ist, kann die den Bereichen 6 bis 10 jeweils entsprocliendo Temperatur durch dirckten Vergleich gemessen werden.In many cases it is beneficial to use the generator 13 to generate a signal, the image of which is preferably a rectangular area appears on the screen 4 and can be used as a comparison value. Because the color of this Flaclle 14 a clear assignment to a certain Temperature is given, the areas 6 to 10 can each correspond to the temperature can be measured by direct comparison.
Diese Fläche 14 liegt bei diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des Bereiches 8. Durch oin Zusatzgerät 15 kann die Farbe dieser Fläche 14 wahlweise eingestellt werden und außerdem kann diese Fläche 14 an jede beliebige Stelle des Bildschirmes 4 vershcoben werden. Auf diese Weise steht an jeder beliebigen Stelle ein entsprechend geeichter Temperaturvergleichswert zur Verfugung.In this exemplary embodiment, this area 14 lies within the Area 8. By oin additional device 15, the color of this area 14 can optionally can be set and also this surface 14 can be at any point of the 4 screen shifted will. That way stands by everyone an appropriately calibrated temperature comparison value is available at any point.
Im Generator 3" wird ein Meßsignal erzeugt und in das B auf dem Bildschirm nach Figur 2 derart eingeblendet, daß die Farbwerte 17 bis 2i als Vergleichswerte für die dargestellten Temperaturbereiche 6 bis 10 zur Verfügung stehen.A measurement signal is generated in generator 3 "and transferred to B on the screen faded in according to FIG. 2 in such a way that the color values 17 to 2i are used as comparison values are available for the temperature ranges 6 to 10 shown.
Wenn beispielsweise die dem Farbwert 18 zugeordnete Temperatur lurch Eichung festgelegt ist, dann ist ersichtlich, daß der er @ereich 9 entsprechende Bereich des Objektes die gleiche Ter@ezur hat. Es wäre auch denkbar, eine Skala mit einzelnen Farbtönen neben dem Bildschirm als Vergleichsmaßstab au@@@stellen. sie beschriebene Einblendung erscheint jedoch vorteilhafter, da uabei die Farbwerte 17 bis 21 unter den gleichen optischen Verhältnissen wie das Bild des Objektes betrachtet werden, und da Perner Schwankungen der Betriebswerte, die einen Einfluß auf die Farbtöne der Bereiche 6bis 10 haben können, auch etwa in gleioher Weise auf die eingeblendeten Frabwerto 17 bis 21 haben werden. bs kann jedoch auch ein derartiges treppenförmiges Meßsignal erzeugt werden, daß die Farbbalken 27 bis 31 horizontal im Bild nacli Figur 3 zu liegen kommen. Neben dem Bildschirm ist ein Streifen angebracht, der die entsprechenden Temperaturen (2000, 1900, 1800, 1700, 1600) angibt. Dem Bereich 33 ist z. B. eine Teniperatur von 1800 Grad zugeordnet.For example, if the temperature assigned to the color value 18 is lurch Calibration is set, then it can be seen that the range 9 corresponding Area of the object has the same surface. It would also be conceivable to use a scale with individual color tones next to the screen as a benchmark for comparison. however, the fade-in described appears to be more advantageous because the color values 17 to 21 viewed under the same optical conditions as the image of the object be, and since Perner fluctuations in the operating values, which have an influence on the Shades of the areas 6 to 10 can have, also in about the same way on the faded in color from 17 to 21 will have. bs can, however, also do such a thing Stepped measurement signal are generated that the color bars 27 to 31 horizontally come to rest in the picture after Figure 3. There is a strip next to the screen, which gives the corresponding temperatures (2000, 1900, 1800, 1700, 1600). The area 33 is e.g. B. assigned a temperature of 1800 degrees.
Es soll nun angenommen werden, daß die Temperaturverteilung innerhalb des Bereiohes 35 genauer untersucht werden soll. Deshalb wird der Abbildungsmaßstab-beispielsweise durch Vergrößerung der Brennweite des Aufnaiimeobjektes - derart vergrößert, daß innerhlb der Grenzlinie 36 weitere Farbwerte 37 bis 40 nach Figur 4 erkennbar sind. Es wird somit eine derartige Änderung Vorgenomnien, daß den extremen Temperaturen des einzelnen Bereiches 35 extrem verschiedene Farbwerte zugeordnet werden.It should now be assumed that the temperature distribution within des Bereiohes 35 is to be examined in more detail. Therefore, the magnification becomes-for example by increasing the focal length of the subject - so enlarged that Further color values 37 to 40 according to FIG. 4 can be recognized within the boundary line 36. Such a change is thus made that the extreme temperatures extremely different color values are assigned to the individual area 35.
Die außerhalb der Grenzlinie 37 ersichtlichen Bereiche werden - sofern sie auf dem Bildschirm nach Figur 4 nooh sichtbar sind - ebenfalls mit Farbwerten wiedergegeben. Dabei wird das Meßsignal in Abhängigkeit von den vorgenommenen Farbwertänderungen, vorzugsweise automatisch, derart abgeändert, daß die Farbstufen 41 bis 45 auch nach dieser vorgenommenen änderung wieder Vergleichswerte für die auszumessende Temperaturstrahlung darstellen. Die diesen Vergleichswerten zugeordneten Temperaturen (2020, 2000, 1980, 1960) können wieder von dem neben dem Bildschirm angebrachten Streifen abgolesen werden. Es wäre grundsätzlich denkbar, diese Temperaturziffern und das Signal entsprechend den Farbstufen, unter Verwendung eines besonderen Generators, zu erzeugen und in die Bilder der einzlnen Farbstufen 41 bis 45 einzublenden. Der Aufwand für einen derartigen Generator (z.B. Diapositivabtaster) dürfte Jedoch aus wirtsohaftlichen Gründen in den meisten Fällen nicht tragbar sein.The areas visible outside the border line 37 are - if they are nooh visible on the screen according to FIG. 4 - also with color values reproduced. The measurement signal is dependent on the color value changes made, preferably automatically, modified in such a way that the color levels 41 to 45 also after this change made again comparative values for the temperature radiation to be measured represent. The temperatures assigned to these comparison values (2020, 2000, 1980, 1960) can again be read from the strip attached to the screen will. In principle, it would be conceivable to use these temperature figures and the signal accordingly the color levels using a special generator and in fade in the images of the individual color levels 41 to 45. The effort for one Such a generator (e.g. slide scanner) should, however, come from economic Reasons in most cases not be acceptable.
Man könnte jedoch neben dem Bildschirm eine die Temperaturwerte anzeigende Leuchtschrifttafel anordnen, wobei Änderungen dieser Temperaturwerte bei vorgenommenen Farbtonänderungen in relativ einfacher weise auch automatisch realisiert werden könnten.However, you could have a temperature display next to the screen Arrange illuminated sign, with changes made to these temperature values when Color changes can also be implemented automatically in a relatively simple manner could.
Wenn das aufzunelumende Objekt wenig markante Strukturen aufweist, dann ist es vorteilhaft, die Temperaturverteilung durch Isothermen darzustellen. Die Ableitung der dafür erforderlichen Signale wird anhand der Figur 5 beschrieben. Zwecks einfacherer Darstellung ist nur ein bei der Abtastung entlang einer Zeile gewonnenes Farbsignal 51 mit den llorizontalaustastlücken 52 und 53 dargestellt. Aus diesem Farbsignal wird in an sich bekannter Weise durch doppelseitige Begrenzung ein Amplitudenbereicli 54 herausgeschnitten und durch nachfolgende Übersteuerung das annähernd rechteckförmige Signal 53 gewonnen, woraus weiterhin die Signale 56 und 57 abgeleitet werden. Die kurzdauernden Impulse 58 und 59 treten zeitlich und damit auf dem Dildsciiirm eines Farbfernsehempfängers auch örtlich an jeweils denjenigen Stellen auf, an denen das Farbsignal eine bestiinnite Amplitude erreicht und das Objekt eine entspreohende Temperaturstrahlung abstrahlt. Wenn derartig kurzdauernde Impulse vom gesamten Farbsignal (und nicht nur von denjenigen einer einzigen Zeile) abgeleitet werden, dann entsteht ein Signal, das auf dem Bildschirm eines Faarbfersehempfängers einen geschlossenen Linienzug (Isotherme) ergibt. Aui diese Weise können aus den gewonnenen Farbsignalen mehrere Isothermen, beispielsweise entsprechend den Amplitudenbereichen 60 und 61, abgeleitet werden.If the object to be lined up has few prominent structures, then it is advantageous to represent the temperature distribution by isotherms. The derivation of the signals required for this is described with reference to FIG. For the sake of simplicity, only one is shown when scanning along a line The color signal 51 obtained is shown with the horizontal blanking gaps 52 and 53. This color signal is generated in a manner known per se by means of double-sided limitation an amplitude range 54 cut out and by subsequent overdriving the approximately square-wave signal 53 obtained, from which the signals 56 and 57 can be derived. The brief pulses 58 and 59 occur in time and so on the dildsciiirm of a color television receiver also locally to that one Set up at which the color signal has a definite amplitude achieved and the object emits a corresponding temperature radiation. If so short-lived Pulses from the entire color signal (and not just from those of a single line) are derived, then a signal is generated that appears on the screen of a color television receiver results in a closed line (isotherm). Aui in this way can from the obtained color signals several isotherms, for example corresponding to the amplitude ranges 60 and 61, can be derived.
Die Figuren 6 bzw. 7 zeigen weitere Farbsignale 62 bzw. 63, denen rech5teckfömrige Signale 64 bzw. 65 derart hinzugeführt sind, daß die sich ergebenden kombinierten Signale auf dem Bildschirm eines Farbfernsehempfängers sowohl die Farbtöne in Abhingigkeit von der Temperatur dor aufgenommenen heißen Zone als auch gleichzeitig Isothermen darstellen. Auf diese Weise entsteht also auf dem Bildschirm eines Farbfernsehempfängers ein Bild, bei dem auf verschiedenfarbigem Untergrund entweder schwarze oder weiße oder verschiedentarbige Isothermen ersichtlich sind.Figures 6 and 7 show further color signals 62 and 63, respectively Rectangular signals 64 and 65 are added in such a way that the resulting combined signals on the screen of a color television receiver and the color tones as a function of the temperature in the recorded hot zone as well as simultaneously Represent isotherms. So in this way arises on the screen of a color television receiver an image in which either black or white on a differently colored background or different colored isotherms can be seen.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |