FR2487513A1 - Appareil de mesure de la temperature superficielle d'un objet se trouvant dans un four - Google Patents

Abstract

APPAREIL DE MESURE DE LA TEMPERATURE SUPERFICIELLE D'UN OBJET. CET APPAREIL COMPREND UN CYLINDRE DE PROTECTION 6 PRESENTANT UNE EXTREMITE OUVERTE PERMETTANT LE PASSAGE D'UN PREMIER RAYONNEMENT 26 EMIS EN FONCTION DE LA TEMPERATURE DUDIT OBJET 1; UNE SOURCE 8, 47, 12, 48, LOGEE DANS LEDIT CYLINDRE POUR MASQUER L'EFFET D'UN RAYONNEMENT PERTURBATEUR ENGENDRE EN FONCTION DE L'ATMOSPHERE DE HAUTE TEMPERATURE REGNANT A L'INTERIEUR DU FOUR 2, ET POUR EMETTRE UN SECOND RAYONNEMENT 16 AINSI QU'UN DISPOSITIF 14, 24 DE DETECTION DU RAYONNEMENT, QUI, MONTE A UNE AUTRE EXTREMITE DUDIT CYLINDRE DE PROTECTION, DETECTE SEPAREMENT LESDITS PREMIER 26 ET SECOND 16 RAYONNEMENTS. LA TEMPERATURE SUPERFICIELLE DE L'OBJET 1 EST DETERMINEE PAR LES VALEURS RESULTANT DE LA DETECTION DESDITS PREMIER ET SECOND RAYONNEMENTS. APPLICATION AUX APPAREILS DE MESURE.

Description

La présente invention se rapporte à un ap-

pareil destiné à mesurer la température de la surface d'un objet se trouvant dans un four à haute température et, plus particulièrement, à un appareil de mesure de la température superficielle comportant un thermomètre à

rayonnement ou radiomètre et capable de mesurer la tem-

pérature superficielle de l'objet sans être sensible-

ment gêné par le rayonnement externe perturbateur.

Dans un four à haute température, par exemple un four de chauffage préalable au laminage à chaud en

bandes, il a été largement exigé de mesurer la tempéra-

ture superficielle d'un objet tel qu'une brame devant être échauffée, et cela d'une manière la plus continue et la

plus précise que possible.

En d'autres termes, si la température super-

ficielle de la brame peut être mesurée avec précision, il est possible d'extraire cette brame du four et de la diriger ensuite vers le poste de laminage juste après que

cette brame a atteint une température optimale prédéter-

minée. Il en résulte que le contrôle de la chaleur peut

avoir lieu d'une manière efficace et précise, ce qui im-

plique non seulement des produits de grande qualité, mais

également une économie d'énergie.

Cependant, dans le procédé classique de me-

surage de la température superficielle d'une brame enfer-

mée dans un four de chauffage, un thermocouple est dispo-

sé dans un tube protecteur s'étendant dans ledit four, afin de mesurer la température ambiante régnant dans ce

four, tout en commandant ce dernier pour obtenir son fonc-

tionnement approprié. De ce fait, la température ainsi mesurée n'est pas précise, étant donné que ce n'est pas

la température de la brame qui est directement évaluée.

Pour cette raison, dans les conditions actuelles de fonc-

tionnement, la température recherchée de la brame est choisie pour être sensiblement supérieure à la température optimale prédéterminée, ou bien la brame est maintenue dans le four pendant une période suffisamment plus longue que la durée habituelle de chauffage, de telle sorte que le laminage consécutif de l'échauffement de ladite brame ne soit jamais défectueux par suite d'un échauffement insuffisant de la brame. Il en résulte un gaspillage d'énergie. Bien qu'un thermomètre du type à contact soit directement appliqué contre la brame pour permettre une mesure précise de la température de cette dernière, ce thermomètre est usé à force d'être en contact avec la brame en mouvement à l'intérieur du four d'échauffement, d'o il résulte qu'un tel procédé n'est pas approprié

pour permettre une mesure en continu de la température.

Donc, il n'existe aucune autre possibilité que celle d'évaluer la température de la brame à partir de mesures

de la température ambiante.

Pour perfectionner l'opération de mesure,

il a été proposé différents procédés utilisant les rayon-

nements thermiques et généralement appropriés pour per-

mettre une mesure continue de la température. Cependant, la mesure de la température superficielle d'objets tels

qu'une brame, déplacés à l'intérieur du four d'échauffe-

ment, soulève diverses difficultés. Par exemple, lorsque la température superficielle de la brame déplacée dans le four doit être mesurée à l'aided'un thermomètre à rayonnement qui évalue le rayonnement thermique provenant de la surface de la brame, il convient de faire observer que la température ambiante est considérablement plus grande que la température de cette brame, du fait que

cette dernière est échauffée par le rayonnement de cha-

leur périphérique. Bien que le thermomètre à rayonnement soit entouré d'un cylindre de protection thermique destiné à supprimer le rayonnement de chaleur provenant de la circonférence, une certaine quantité d'énergie radiante peut, pour diverses raisons, pénétrer dans ce thermomètre et entraîner une erreur de mesurage. Une telle pénétration d'énergie radiante de la circonférence dans le thermomètre

équipé du cylindre de protection est qualifiée de "compo-

sant de rayonnement externe perturbateur". Etant donné que la superficie de la brame est généralement rugueuse du fait de son oxydation, le composant de rayonnement

externe perturbateur provenant de la périphérie peut fa-

cilement parvenir jusqu'au thermomètre à rayonnement, par suite de la réflexion par diffusion. Il est malaisé de

localiser avec précision la source de composant de rayon-

nement et de déterminer quantitativement ses effets,à

cause des propriétés de réflexion par diffusion de la sur-

face de la brame.

Afin de réduire le composant de rayonnement

externe perturbateur, ou bien de déterminer quantitative-

ment l'influence du composant de rayonnement, de nombreux procédés ont été proposés jusqu'à présent. Par exemple, dans le brevet japonais NO 47713/1978, la Demanderesse a proposé de loger, à l'intérieur du four, un dispositif

de protection contre le composant de rayonnement. Ce dis-

positif de protection est conformé de telle sorte que le cylindre de protection thermique mentionné ci-avant soit doté d'un disque assujetti à son extrémité inférieure et

disposé en regard de la brame, et ce dispositif est re-

froidi par eau afin de ne pas diffuser une grande quan-

tité d'énergie radiante. De ce fait, l'énergie radiante provenant du dispositif de protection est empêchée d'être réfléchie à partir de la surface de la brame et de nuire

aux indications fournies par le thermomètre.

Toutefois, étant donné que la température

de l'atmosphère régnant à l'intérieur du four d'échauffe-

ment est habituellement de l'ordre de 10000C ou plus, et que la température de la brame est également élevée, cette brame est refroidie lorsqu'elle est transportée à

faible vitesse et sa surface est exposée à une tempéra-

ture relativement faible de la plaque de protection pen-

dant une période considérablement longue, d'o il résulte

une baisse inopportune de la température de cette brame.

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En outre, un incident tel qu'une fuite d'eau peut engen-

drer un grave accident.

La présente invention vise par conséquent à proposer un appareil qui, destiné à mesurer la température superficielle d'objets placés dans un four, peut effec-

tuer une mesure continue et hautement précise de la tempé-

rature sans comporter les inconvénients susmentionnés

provoqués par la mesure de la température de rayonnement.

Pour parvenir à ce but, l'invention est fon-

dée sur le principe suivant: étant donné qu'il est dif-

ficile de supprimer totalement le composant perturbateur, une source de perturbation de référence, de niveau de rayonnement connu, est utilisée pour masquer un composant

indéterminé de rayonnement externe perturbateur, de tel-

le sorte que le thermomètre à rayonnement soit soumis à une perturbation constante de niveau connu,provenant de

la source de référence au lieu dudit composant de rayon-

nement externe perturbateur, et de manière que l'effet

exercé par la perturbation-de référence soit annulé arith-

métiquement pour obtenir la température exacte de l'objet échauffé. Selon les caractéristiques essentielles de l'appareil de l'invention, ce dernier comporte un cylindre protecteur opposé à un objet dont la température doit être mesurée à l'intérieur d'un four, ce cylindre présentant, de son côté opposé audit objet, une extrémité ouverte permettant le passage d'un premier rayonnement émis en fonction de la température de l'objet; une source de

rayonnement de référence, logée à l'intérieur dudit cylin-

dre protecteur afin de masquer l'effet d'un rayonnement perturbateur dérivé de l'atmosphère de haute température régnant à l'intérieur du four, et afin d'engendrer un second rayonnement dont le niveau peut être sensiblement déterminé; ainsi qu'un moyen détecteur de rayonnement qui, disposé à l'autre extrémité dudit cylindre protecteur opposée à ladite extrémité ouverte de ce dernier, détecte

séparément lesdits premier et second rayonnements, auquel.

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cas la température superficielle de l'objet est détermi-

née par les valeurs résultant de la détection de ces pre-

mier et second rayonnements.

L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exem- ples nullement limitatifs et sur lesquels:

la figure 1 est une représentation schémati-

que d'un appareil classique de mesure de la température par rayonnement;

la figure 2 est une coupe longitudinale sché-

matique d'une forme de réalisation de l'appareil de me-

sure de la température superficielle selon l'invention; la figure 2A est une vue en plan de la plaque de protection de la figure 2;

la figure 3 est une coupe longitudinale sché-

matique représentant l'agencement général d'une autre forme de réalisation selon l'invention;

la figure 4 est une coupe longitudinale frag-

cientaire à échelle agrandie, montrant le cylindre de protection sur lequel sont montés les thermomètres à rayonnement de la forme de réalisation de la figure 2 ou 3; la figure 5 illustre schématiquement une autre forme de réalisation selon l'invention;

la figure 5A est un schéma synoptique du sys-

tème arithmétique de traitement associé à la sortie d'un seul et unique radiomètre du type à balayage; et la figure 6 représente schématiquement une autre variante de réalisation du radiomètre à balayage

utilisé dans la forme de réalisation de la figure 5.

Avant de décrire quelques formes de réalisa-

tion proposées par l'invention, on va décrire tout d'abord brièvement le type de réalisation d'un appareil de type classique, en se référant à la figure 1. Sur cette figure 1, une brame 1 est échauffée par une chaleur rayonnante provenant de la face interne d'un four d'échauffement 2,

à l'intérieur duquel elle est transportée dans une direc-

tion perpendiculaire au plan du dessin. Un thermomètre à rayonnement 4 est monté à la face supérieure du four, de manière à recevoir l'énergie radiante provenant de la brame 1 en déplacement, et il comprend un transducteur 4b, qui convertit l'énergie de rayonnement reçue en un signal électrique, ainsi qu'un système optique 4a, qui fait converger l'énergie radiante de la brame vers le transducteur 4b. Un cylindre de protection 6 résistant à la chaleur est disposé sur l'axe du rayonnement émis par

la brame 1 et dirigé vers le thermomètre 4, de telle sor-

te que le rayonnement perturbateur provenant de l'espace environnant ne soit pas directement projeté sur ledit thermomètre 4. Dans le type de réalisation de l'appareil classique de mesure de la température, le rayonnement perturbateur provenant de l'environnement pénèt-re dans le

cylindre 6 pour diverses raisons et il atteint le thermo-

mètre à rayonnement 4. Du fait que l'intensité de ce rayonnement perturbateur est généralement instable, il en résulte une erreur indéterminée dans la mesure de la température. La présente invention vise à éliminer les sources d'erreurs indéterminées. Une forme de réalisation

proposée à cet effet est illustrée sur la figure 2.

Etant donné que, comme mentionné ci-avant, un appareil de mesure de la température du type précité peut difficilement empêcher un rayonnement perturbateur d'être transmis au thermomètre à rayonnement à partir de

l'espace environnant, l'invention est fondée sur le prin-

cipe selon lequel le rayonnement perturbateur indéterminé

est masqué par une source perturbatrice de référence émet-

tant un rayonnement dont l'intensité est sensiblement déterminable; le thermomètre à rayonnement est soumis aux effets de la source perturbatrice de référence au

lieu d'être soumis à ceux du rayonnement perturbateur in-

déterminé. Ce principe a été décrit dans la demande de

brevet japonais NO 63469/1979, déposée le 29 mai 1979.

Ce principe va être décrit ci-dessous en regard de la forme de réalisation de la figure 2, dont les éléments

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analogues correspondant à ceux de la figure 1 portent

les mêmes références numériques. Le cylindre de protec-

tion 6 comporte une plaque protectrice discoldale 8 qui, percée d'une ouverture 10 (figure 2A), est disposée à son extrémité inférieure ouverte et fait face à la brame

1, à laquelle elle est parallèle et dont elle est espa-

cée d'une distance H. En outre, le cylindre de protection 6 présente des thermomètres à rayonnement 14 et 24 montés dans sa région supérieure. Le thermomètre à rayonnement 14 est destiné à recevoir un rayonnement 16 provenant d'une face interne 12 de la plaque protectrice 8, cependant que le thermomètre 24 reçoit un rayonnement 26 provenant

de la brame et traversant l'ouverture 10 de ladite pla-

que 8. L'erreur de mesurage de la température de rayonne-

ment est fonction de la longueur d'onde et de la tempé-

rature détectée par le thermomètre à rayonnement, et

elle est proportionnelle à la longueur d'onde détectée.

De ce fait, il est souhaitable que la longueur d'onde détectée par le thermomètre a rayonnement soit la plus

courte que possible, auquel cas à = 0,65 pm, par exemple.

Lorsque la température mesurée atteint 10001C, la lon-

gueur d'onde susmentionnée est suffisante pour produire une mesure suffisamment sensible. Le pouvoir émissif

E1 de la brame 1 dans la plage de longueurs d'ondes sus-

mentionnée est d'environ 0,85, assortie d'une faible variation. Bien que la température ambiante T3 régnant à l'intérieur du four 2 soit supérieure à la température T de la brame 1 et qu'elle varie largement en fonction des

conditions d'échauffement, l'énergie de rayonnement péné-

trant à l'intérieur du cylindre de protection 6 est ré-

duite à une valeur négligeable,en raison de la présence de la plaque protectrice 8. La surface de cette plaque 8 opposée à la brame 1 constitue la source perturbatrice de référence mentionnée ci-avant. Le cylindre 6 et la

plaque 8 sont réalisés en une matière présentant une ré-

sistance à la chaleur suffisante pour supporter une tem-

pérature supérieure à celle de la brame 1, étant donné qu'ils sont nécessairement échauffés à l'intérieur du four. Par exemple, ce matériau peut consister en du carbure de silicium SiC, car ce dernier résiste à des températures supérieures à 1400 C, et présente une forte conductibilité thermique analogue à celle du carbone, un faible coefficient de dilatation thermique et une bonne malléabilité d'usinage. D'une manière connue en soi, le

pouvoir émissif du cylindre 6 et de la plaque 8 est d'en-

viron 0,8, mais il peut être augmenté pour atteindre en-

viron 0,85 lorsqu'on dégrossit les surfaces dudit cylin-

dre et de ladite plaque.

La température et le pouvoir émissif de la brame 1 sont repérés par T1 et E1, respectivement, ceux de la plaque protectrice 8 correspondant à T2 et ú2, respectivement. Les faces internes des parois du four sont censées donner naissance à une cavité de corps noir,

dans lequel règne une température T3.

Le rayon de la plaque protectrice 8 est re-

Iú epar R et H désigne 'a distance séparant ladite pla-

que de la brame. L'énergie radiante effective Gi (i = 1, 2, 3) par unité de surface, provenant des faces de la brame et de la source de rayonnement perturbateur (qui sont considérées comme des surfaces réfléchissantes par diffusion) correspond généralement à l'équation: Gi = Ci. Eb(Ti) + (1 Ci) 9 Gk. Fik (1), k=l o Eb(Ti): énergie radiante provenant du corps noir à une température Ti; FiK: coefficient géométrique indiquant le rapport de rayonnement provenant de la surface i sur la surface k

(Fjj = 0; j = 1,2).

Lorsque l'équation (1) est appliquée à l'exemple de la figure 2, il en résulte les expressions suivantes: G1 = _1. Eb(T1) + (1 - ú1) (G2F12 + G3F13) (2) 2= E2 Eb( 2) + (1 - ú2) (G1F21 + G3F23 (3) G3 = Eb(T3) (4) Si l'on transpose les équations (2) à (4) à Gi, on obtient: G Eli Eb(T) + 1 1 - (1 - ú1) (1 - g2)F12 21 Eb(T) + 11-(1 -1)2(12-ú. Eb(T2) + i - (i - úi) (i - E:9)ri2r2i (i - Ei) [F13 + (1 -2)F23] Eb(T) (5) 1 - (1 - úl) (1i ú2) F 12F21

La valeur Gi dans l'équation (5) indique la valeur détec-

tée mesurée par le thermomètre à rayonnement 24. Le pre-

mier terme à droite de l'équation correspond au rayonne-

ment apparent provenant de la brame; le second terme de cette équation se rapporte au rayonnement perturbateur provenant de la source de référence; et le troisième terme est relatif au composant de rayonnement externe

perturbateur provenant de l'environnement.

L'équation (5) peut être réécrite sous la forme suivante: G1 = Ea. Eb(T1) + ya. Eb(T2) + q Eb(T3 (6); o úa a (7) 1a - (1 - 1)i (1 - ú2)F12F21

T=(1 - ú1)E2F12 (8)

2511) (l - 1 2)F 12F21

(1 - CF) IF13 + (1 - ú2)F23]

i 1 (_ -) (1 - ú2)F12F21 f2 2 12 H21( -!j2 2.3

F12 F2 = 1 {2+(R 2 + +(54) _ 41 (10)

12=21 1- R11)

F13= F23 = 1 - F12

Si la valeur q dans l'équation (6) peut être considérable-

ment plus petite par comparaison avec Ea, ya, le troisiè-

me terme à droite de l'équation peut être omis. Par con-

séquent, la température de la brame peut être déterminée par l'équation suivante: Eb(T) = [ CG2 - la. Eb(T2)3 (12)

L'exactitude de l'équation (11) peut être aisément compri-

se comme suit: étant donné que Fil + F12 + F13 = 1 et que Fil = 0 dans la forme de réalisation de la figure 2,

on peut obtenir avec satisfaction l'équation F13 = 1 - F12.

Par ailleurs, si la superficie de la plaque protectrice 8 est suffisamment grande, la superficie de son ouverture est négligeable et la réflexion réciproque peut être

réputée intervenir entre les disques de rayon R et la dis-

tance H les séparant. De ce fait, l'exactitude de

F12 = F21 de l'équation (10) peut être aisément comprise.

Dans l'équation (12), Ca est fonction des pouvoirs émissifs E1- et 2 de la brame 1 et de la plaque protectrice 8 et elle est réputée avoir une valeur connue,

étant donné que ú=2. 0,85, comme décrit ci-avant.

Les autres paramètres, tels que les dimensions de la pla-

que protectrice et la distance H séparant cette plaque

et la brame, peuvent être considérés comme ayant des va-

leurs connues déterminées par la configuration de l'ap-

pareil. De ce fait, Eb(T1), donc la température T1 de la brame, peuvent être déterminés à partir de G1 et de Eb(T2). La valeur Eb(T2) correspond à l'énergie radiante G2 provenant de la plaque protectrice 8, étant donné que la région entourée par cette plaque 8 et le cylindre de protection 8 est considérée comme étant un four de corps

noir. Dans la forme de réalisation de la figure 2, l'éner-

gie radiante est détectée par le thermomètre à rayonne-

ment 14. Dans ce cas, l'équation (12) se transforme en l'équation: Eb(T1) = E1 (G1 - yaG2) (13) Conformément au principe de la présente

invention, afin de réduire davantage l'effet du compo-

sant de rayonnement externe perturbateur provenant de la face interne de la paroi du four et constituant la source de rayonnement perturbateur, deux contre-mesures sont proposées: (1) Le rapport H/R est réduit le plus possible, c'est-à-dire que la plaque protectrice 8 (constituant la source de rayonnement perturbateur de référence) présente un grand rayon et est disposée le plus près possible de la brame 1. Cette mesure est efficace pour

augmenter la surface de la plaque protectrice et dimi-

nuer la hauteur de l'orifice par lequel le rayonnement perturbateur pénètre, afin de supprimer ce rayonnement perturbateur. Cela revient à rendre F12 de l'équation

(10) le plus possible égal à 1. Lorsque tous les coeffi-

cients géométriques de l'équation (9) sont exprimés par

F12 conformément à l'équation (11),et que les coeffi-

cients F12 de l'équation sont tous rapprochés de la va-

leur 1, on constate que la valeur rI diminue. Lorsqu'une très faible valeur est donnée à H, cela peut entraîner une difficulté de manipulation de la brame, mais cela n'entraîne aucune perturbation de la température de

cette brame (telle qu'une perturbation de refroidisse-

ment), même lorsque la source de rayonnement de référen-

ce est rapprochée de ladite brame, étant donné qu'elle est maintenue à une température élevée par comparaison

à celle de la brame 1.

(2) Le pouvoir émissif CE de la source de rayon-

nement de référence est presque égal à 1. Qualitative-

ment, cela se traduit par un accroissement de l'absorp-

tion du composant de rayonnement perturbateur par la plaque protectrice 8, donc par un affaiblissement de

l'effet exercé par ce composant. Lorsque, dans l'équa-

tion (9), -1 prend une valeur proche de 1, le numérateur augmente et le dénominateur décroît, ce qui entraîne

un décroissement de q.

Afin de déterminer la température T1 de la brame à partir de l'équation (13), par exemple, les

valeurs G1 et G2 mesurées par les thermomètres à rayon-

nement 24 et 14 sont converties en des grandeurs numéri-

ques par des convertisseurs analogiques-numériques 30

et 28, puis le calcul de la grandeur Eb(T1) de l'équa-

tion (13) est assuré par une unité arithmétique 32.

Etant donné que le thermomètre à rayonnement utilisé pré-

sente un rapport naturel entreT et Eb(T dépendant de la longueur d'onde pour l'élément de détection et le

filtre, T1 peut être déterminée aisément par la repré-

sentation graphique de ce rapport. En variante, les

valeurs de T1 pour différentes valeurs de Eb(T1), dé-

terminées sur la base du rapport existant entre Eb(T1)

et T1, sont préalablement emmagasinées dans un topogram-

me de mémoire intégréedans l'unité arithmétique 32, puis la valeur de T1 est déterminée directement par ce

dispositif arithmétique.

La figure 3 illustre une autre forme de réa-

lisation, dans laquelle les éléments correspondant à ceux de la figure 2 sont affectés des mêmes références numériques. Dans ce type de réalisation, une plaque protectrice 47, percée d'une ouverture 40, est logée à l'intérieur du cylindre 6, afin de subdiviser l'espace interne de ce dernier en deux parties BF1 et BF2. La face interne du cylindre de protection 6 et la surface de la plaque protectrice 47 sont noircies et dégrossies, et le rapport L/D entre la longueur L. et le diamètre D de chaque partie est choisi égal à 1 à 5 ou plus, de sorte

que lesdites parties BF1 et BF2 satisfont de manière ap-

propriée aux conditions d'un four à corps noir. En ou-

tre, la distance H séparant l'extrémité inférieure du cylindre de protection 6 et la brame 1 est suffisamment

faible pour éliminer le rayonnement perturbateur prove-

nant de la paroi du four et aboutissant dans le cylindre 6.

La figure 4 représente un exemple de la manière dont un cylindre de protection 6 est incorporé 13 348?Si! à l'intérieur du four, et dont les radiomètres 14 et 24 sont montés. Un cylindre de refroidissement 50 est fixé à l'extrémité supérieure du cylindre 6, de manière à

faire saillie au-delà du four 2. Une garniture d'étan-

chéité 52 prévient une fuite de l'atmosphère régnant dans le four 2 audehors de ce dernier. Les références

numériques 54 et 55 correspondent à des tubes d'alimen-

tation et de vidange de l'eau de refroidissement et 58 désigne un bottier renfermant les radiomètres 14 et 24, et sur lequel sont montés des tubes d'alimentation et de vidange 62, ainsi qu'un tube 64 d'alimentation en gaz de chasse. La référence 66 désigne un filtre;

68 désigne un tube d'alimentation en gaz de chasse des-

tiné à maintenir propre la surface dudit filtre 66;

et 70 désigne un constituant du dispositif d'entraIne-

ment permettant au cylindre de protection 6 d'effectuer des mouvements ascendants et descendants, afin d'ajuster

la distance H en fonction de la dimension de la brame.

Lorsque.le cylindre de protection 6 est échauf-

fé par une atmosphère de haute température à l'intérieur du four 2 comprenant les composants décrits ci-dessus, ce cylindre de protection peut être ajusté de manière à réduire la distance H le séparant de la brame 1 dont

la température doit être mesurée, et deux énergies ra-

diantes G1 et f2 peuvent être détectées de manière sta-

ble sans que l'atmosphère régnant à l'intérieur du four

ne s'échappe au-dehors de ce dernier.

Dans une autre forme de réalisation, repré-

sentée sur la figure 5, on utilise un seul et unique

radiomètre du type à balayage pour mesurer alternative-

ment l'énergie radiante G1 émise par la brame-i et l'énergie radiante G2 émise par la source de rayonnement de référence. Le radiomètre 14 du type à balayage peut être monté oscillant entre les positions représentées,

par exempleen trait plein et en pointillé sur la fi-

* gure 5, et effectuer un va-et-vient selon une période

constante sous l'action d'un dispositif d'entraInement27.

On utilise différents types de radiomètres à balayage. Tandis que, dans la forme de réalisation de la figure 5, le radiomètre effectue un va-etvient pivotant, on peut utiliser un radiomètre à va-et-vient horizontal se déplaçant entre des positions correspon- dant aux emplacements des radiomètres 14 et 24 de la forme de réalisation de la figure 2. En outre, comme le montre la figure 6, on peut utiliser un radiomètre

à réflexion spéculaire. Dans ce cas, un miroir réfléchis-

sant 36 est monté pivotant entre les positions illustrées

en trait plein et en pointillé, cependant que le radio-

mètre 14 est fixe. Dans sa position en trait plein, le miroir réfléchissant 36 réfléchit le rayonnement G1 en direction du radiomètre 14 et, dans sa position figurée

en pointillé, il renvoie à ce radiomètre 14 le rayonne-

ment G2* De plus, étant donné que, comme mentionné, un seul et unique radiomètre du type à balayage détecte

les rayonnements G-1 et G2, il ne se produit aucune er-

reur de mesurage inhérente à la différence de caracté-

ristiques de deux radiomètres utilisés pour détecter

les deux rayonnements.

Les indications de sortie du radiomètre 14 peuvent être traitées arithmétiquement par un système arithmétique commun. Le schéma synoptique de la figure A illustre un exemple de réalisation de ce système

arithmétique, qui peut être appliqué à l'un ou à l'au-

tre des cas considérés des figures 5 et 6.

L'énergie radiante détectée par le radio-

mètre 14 est transformée en des signaux électriques G1 et G2 par des circuits 33 et 34 d'échantillonnage et

de maintien, auxquels des impulsions respectives d'échan-

tillonnage 1 et +2 sont délivrées par le dispositif de commande 27,ensynchronisme avec le mouvement pendulaire du radiomètre de la figure 5, ou bien avec le balayage

alternatif du miroir réfléchissant 36 de la figure 6.

Ensuite, les signaux G1 et G2 sont transformés en des

signaux numériques par les convertisseurs analogiques-

numériques 28 et 30, respectivement. De plus, le signal G2 est multiplié par "a dans un multiplicateur 35 pour devenir 'a. G2, valeur appliquée à un soustracteur 37 en même temps que le signal G1. De ce fait, ce soustrac- teur 37 engendre G1 - ya. G2, qui est ensuite divisé par Ea dans un diviseur 38. Le signal de sortie émis par ce diviseur 38 est exprimé par Eb(T1) = l (G1 - ta. G2), qui peut être converti par inversion pour déterminer la

température T1 d'un objet à mesurer, à partir d'une cour-

be ou d'une donnée caractéristique de T1 et Eb(T1).

Comme mentionné ci-avant, l'appareil selon l'invention peut effectuer une mesure continue de la température sans aucun contact avec une grande précision,

et il comporte de nombreux autres avantages.

Le principe de la présente invention est très

simple et peut être facilement compris,et l'appareil se-

lon l'invention est d'une application pratique aisée.

En outre- étant donné que les signaux de sor-

tie G1 et G2 provenant du thermomètre à rayonnement

peuvent être traités selon une simple équation arithmé-

tique (12), le traitement en temps réel peut être effec-

tué par un seul et unique système.

De plus, la longueur d'onde de détection peut

être raccourcie et le détecteur du thermomètre peut con-

sister en un transducteur photo-électrique en silicone

à bon marché.

De plus, la température T2 de la source de

rayonnement de référence étant atteinte par un échauf-

fement naturel à l'intérieur du four, comme décrit ci-

dessus, cette source de référence peut être échauffée elle-même efficacement par cet échauffement interne, ou

bien sa température peut être contrôlée pour être main-

tenue à une valeur connue.

Bien que du carbure de silicium soit utilisé en guise de matière constituant la plaque protectrice (source de rayonnement perturbateur de référence), on

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peut utiliser de même de l'alumine ou un acier résistant

à la chaleur.

Bien entendu, à la place du four d'échauffe-

ment de la brame utilisé dans la présente invention et décrit en détail ci-dessus, on peut utiliser d'autres

fours à haute température.

D'autre part, la présente invention peut évidemment être appliquée au mesurage de la température relativement basse d'un objet autre qu'une brame, par exemple une plaque laminée à chaud, une tôle d'acier laminée à froid ou une tôle d'acier inoxydable. Dans ce cas, il est toutefois difficile d'utiliser la cellule en Si du point de vue de l'aptitude à la détection et il est donc nécessaire de prévoir un organe de détection

pour une longueur d'onde supérieure, par exemple une cel-

lule de Ge, PbS, PbSe ou un appareil bolométrique à

résistance thermosensible.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apporteées à l'appareil décrit et représenté,

sans sortir du cadre de l'invention.

4 YS1?3

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Appareil de mesure de la température superficielle d'un objet, caractérisé par le fait qu'il comprend un cylindre de protection (6) disposé en regard d'un objet (1) dont la température doit être mesurée,

à l'intérieur d'un four (2), ledit cylindre (6) présen-

tant, de son côté opposé audit objet (1), une extrémité ouverte permettant le passage d'un premier rayonnement (26) émis en fonction de la température dudit objet (1); une source (8, 47; 12, 48), logée dans ledit cylindre de protection (6) pour masquer l'effet d'un rayonnement perturbateur engendré en fonction de l'atmosphère de haute température régnant à l'intérieur du four (2),

et pour émettre un second rayonnement (16) dont l'inten-

sité peut être sensiblement déterminée; ainsi qu'un dispositif (14, 24) de détection du rayonnement, qui, mrnté à l'autre extrémité dudit cylindre de protection (6) opposée à l'extrémité ouverte de ce dernier, détecte

séparément lesdits premier (26) et second (16) rayonne-

ments, la température superficielle dudit objet (1)

étant déterminée par les valeurs résultant de la détec-

tion desdits premier (26) et second (16) rayonnements.

2. Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé par le fait que le dispositif (14, 24) de détec-

tion du rayonnement consiste en un radiomètre (14) de type à balayage, détectant alternativement les premier

(26) et second (16) rayonnements.

3. Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé par le fait que le dispositif (14, 24) de détec-

tion du rayonnement comprend un premier radiomètre (24)

détectant le premier rayonnement (26) et un second ra-

diomètre (14) détectant le second rayonnement (16).

4. Appareil selon l'une quelconque des re-

vendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la source

(8, 12) de rayonnement de référence est fixée à l'extré-

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mité ouverte du cylindre de protection (6) et consiste

en une plaque protectrice (8) qui, s'étendant pour l'es-

sentiel parallèlement à la surface de l'objet (1), est percée d'une ouverture (10) par laquelle passe le premier rayonnement (26), en une région obturant ladite

extrémité ouverte.

5. Appareil selon la revendication 4, carac-

térisé par le fait que le second rayonnement (16) est émis par la face interne (12) de la région de la plaque

protectrice (8) qui obture l'extrémité ouverte du cylin-

dre de protection (6).

6. Appareil selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 3, caractérisé parle fait que la source (47, 48) de rayonnement de référence consiste en une plaque protectrice (47) subdivisant l'espace interne du cylindre de protection (6) en une première partie (BF1), comportant l'extrémité ouverte,et en une seconde partie

(BF2) présentant l'extrémité opposée, ladite plaque pro-

tectrice (47) étant-.percée d'une ouverture (40) par la-

quelle passe le premier rayonnement (26).

7. Appareil selon la revendication 6, carac-

térisé par le fait que le second rayonnement (16) est engendré par la face interne (48) du côté de la plaque protectrice (47) associé à la deuxième partie (BF2) du

cylindre.