FR2684762A1 - Dispositif de mesure de temperature et son utilisation. - Google Patents
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Abstract
La présente invention est relative à un dispositif de mesure de la température dans un matériau semi-transparent et l'utilisation de ce dispositif pour déterminer un profil de température à l'intérieur de ce matériau, notamment à l'intérieur de verre fondu. Le dispositif comporte au moins deux pyromètres optiques (41 , 42 ) sensiblement régulièrement disposés autour de ladite coulée, et munis chacun d'un détecteur (5) infrarouge et d'un support (6) mobile d'au moins trois filtres (7) interférentiels à bandes étroites, centrés sur des longueurs d'ondes (L1 , L2 , L3 ) sensiblement égales ou appairées entre lesdits pyromètres, et l'un au moins desdits pyromètres comporte un moyen (8) de mesure de la largeur de ladite coulée de verre, et le dispositif comporte des moyens de synchronisation du mouvement desdits supports mobiles desdits filtres de tous lesdits pyromètres. Le domaine technique de l'invention est celui de la mesure de la température.
Description
Dispositif de mesure de température et son utilisation
DESCRIPTION
La présente invention est relative à un dispositif de mesure de la température dans un matériau semi-transparent et l'utilisation de ce dispositif pour déterminer un profil de température à l'intérieur de ce matériau, notamment à l'intérieur de verre fondu en écoulement vertical.
DESCRIPTION
La présente invention est relative à un dispositif de mesure de la température dans un matériau semi-transparent et l'utilisation de ce dispositif pour déterminer un profil de température à l'intérieur de ce matériau, notamment à l'intérieur de verre fondu en écoulement vertical.
Le domaine technique de l'invention est celui de la mesure de la température.
La mise en oeuvre du verre pour la fabrication d'articles en verre met en oeuvre généralement un four dans lequel le verre est fondu à une température de l'ordre de 1400 C ; le four est raccordé à un chenal (ou "feeder") qui permet d'acheminer le verre fondu, ou verre en fusion, jusqu a un bac d'alimentation muni d'orifices d'écoulements par lesquels le verre en fusion peut s'écouler par gravité, de manière à former une veine ou coulée sensiblement verticale, laquelle veine ou coulée est "tronçonnée" par des moyens généralement appelés couteaux ou ciseaux, qui séparent la veine de verre en fusion en échantillons ou tronçons, appelés "gobs" ou paraisons, qui sont de masse et/ou de volume prédéterminé et qui sont ensuite dirigés vers un moule dans lequel le verre se refroidit et se solidifie en prenant la forme de l'article à fabriquer.
La mise en oeuvre de verre fondu nécessite d'effectuer des mesures de température du verre fondu, qui peuvent dans le chenal être effectuées à l'aide de pyromètres à thermocouple par exemple, mais qui, pour ce qui concerne les "gobs", nécessitent une mesure sans contact qui peut par exemple être réalisée par des pyromètres optiques qui sont généralement utilisés dans le domaine de la lumière visible ou du rayonnement infrarouge émis par le verre fondu.
On connaît déjà des pyromètres monochromatiques qui donnent la température d'un corps opaque à la longueur d'onde de mesure, lorsqu'on connaît l'émissivité de l'échantillon dont on effectue la mesure de température.
La demande de brevet FR 1 580 121 décrit un pyromètre de ce type.
On connaît également des pyromètres dichromatiques qui permettent de mesurer le rayonnement d'un corps opaque sur deux longueurs d'ondes proches et qui permettent d'en déduire par calcul, la température de surface du corps opaque sans avoir à connaître l'émissivité de ce corps, par application de la formule de Planck du rayonnement d'un corps noir.
On utilise déjà des pyromètres optiques pour mesurer la température du verre, particulièrement dans des longueurs d'ondes supérieures à 5 10-6 mètre car entre 0,5 10-6 mètre et 5 10-6 mètre le verre fondu étant semi-transparent, son émissivité et sa transparence dépendent de sa température.
La demande de brevet FR 2 458 093 décrit un exemple d'utilisation de pyromètres optiques pour régler la largeur d'un ruban de verre fabriqué par flottage.
La présente invention est plus particulièrement relative à la mesure de la température dans une coulée de verre en fusion s'écoulant d'un bac d'alimentation, en amont de ciseaux (ou juste après ceux-ci) séparant la coulée en tronçon de verre en fusion.
Le problème non résolu par les dispositifs connus de mesure de température du verre fondu, est de permettre une mesure de la température de ce verre fondu, particulièrement d'une coulée de verre fondu s 'écoulant par gravité, avec une très grande précision, et de manière très rapide permettant le contrôle en "temps réel" de la température de surface de la coulée de verre ainsi que de la température à l'intérieur de cette coulée de verre, afin de détecter d'éventuelles dissymétries dans le profil de températures susceptibles d'entraîner des défauts dans les articles à fabriquer.
Le problème posé consiste également à procurer, à moindre coût, un dispositif de mesure de température dans une coulée de verre qui soit susceptible de fonctionner dans des conditions particulièrement difficiles, notamment en terme d'ambiance ; en effet, à proximité dudit bac d'alimentation et de ladite coulée de verre, la température est très élevée du fait de la présence du verre fondu à une température voisine de 1150 et du rayonnement émis par cette coulée de verre, ainsi que du fait de l'humidité importante et variable régnant dans ces installations de mise en oeuvre du verre fondu.
Le problème posé consiste également à procurer un dispositif de mesure de température et son utilisation permettant de mesurer la température à l'intérieur d'un échantillon ou d'une coulée de verre fondu, et plus généralement au sein de matériaux semi-transparents.
La solution au problème posé est un dispositif de mesure de température d'au moins une coulée de verre en fusion s'écoulant, par exemple par gravité, d'un bac d'alimentation muni d'au moins un orifice d'écoulement, à proximité de ciseaux séparant ladite coulée ou veine de verre en fusion en tronçons -ou gobs ou paraisons- de masse et/ou de volume prédéterminé, tel qu'il comporte au moins deux pyromètres optiques sensibles au rayonnement infrarouge, sensiblement régulièrement disposés autour de ladite coulée, c'est à dire dont les axes optiques de visée d'un échantillon de ladite coulée sont sensiblement régulièrement disposés dans un plan perpendiculaire à la direction d'écoulement de ladite coulée, muni chacun d'un détecteur infrarouge et d'un support mobile, par exemple un support rotatif en forme de disque, d'au moins trois filtres interférentiels à bandes étroites centrés sur des longueurs d'ondes L1, L2, L3 sensiblement égales (ou appairées) entre lesdits pyromètres, et l'un au moins desdits pyromètres comporte un moyen de mesure de la largeur de ladite coulée de verre, et tel qu'il comporte des moyens de synchronisation du mouvement (par exemple de la rotation) desdits supports mobiles desdits filtres de tous lesdits pyromètres.
Avantageusement, un dispositif selon l'invention comporte des moyens de mesure de l'hygrométrie de l'atmosphère entourant la coulée de verre et/ou lesdits pyromètres et il comporte des moyens permettant de corriger des valeurs de coefficient d'absorption de l'atmosphère en fonction de la longueur d'onde, en fonction de mesure d'hygrométrie.
De préférence lesdits moyens de mesure de largeur de coulée comportent au moins un capteur linéaire ou barrette CCD.
Dans un mode préférentiel de réalisation d'un dispositif selon l'invention, chacun desdits supports mobiles comporte trois filtres interférentiels respectivement centrés sur des longueurs d'ondes voisines de 2,3 10-6 mètre, 3,8 i0-6 mètre et 4,6 10-6 mètre.
Dans un autre mode de réalisation, ledit support mobile peut comporter un quatrième filtre interférentiel centré sur une longueur d'onde voisine de 4,6 à 5 10-6 mètres, permettant de mesurer une température de surface de ladite coulée.
Avantageusement, dans un dispositif selon l'invention, ledit détecteur infrarouge comporte au moins un transducteur infrarouge photorésistif, tel qu'un transducteur au séléniure de plomb, de très faible dimension, par exemple de surface sensiblement voisine de 10-8 m2, et de très faible temps de réponse (par exemple doté d'un temps de réponse inférieur ou égal à 10-3 seconde), lequel transducteur infrarouge est refroidi à une température voisine de -30" C par exemple, par au moins un module de refroidissement à effet PELTIER, lequel transducteur est muni d'au moins une thermistance intégrée raccordée électriquement à des moyens de régulation rapide et de commande dudit module de refroidissement, laquelle thermistance est de préférence insérée dans un pont de Wheatstone.
Avantageusement, un dispositif selon l'invention comporte en amont dudit détecteur sur l'axe optique de celui-ci, qui est avantageusement sensiblement confondu avec l'axe de symétrie d'un boîtier sensiblement cylindrique, qui constitue l'axe optique dudit pyromètre, un objectif de focalisation achromatique d'un faisceau infrarouge (sensiblement à rayons parallèles) incident selon ledit axe optique dudit pyromètre sur ledit transducteur (ou partie sensible dudit détecteur infrarouge), lequel objectif comporte au moins une lentille de focalisation ; avantageusement, l'espace compris entre ladite lentille et ledit détecteur est rendu sensiblement étanche (par des joints toriques par exemple) de manière à permettre de faire un vide (relatif) dans ledit espace et donc de manière à éviter la condensation de vapeur d'eau dans ledit espace, particulièrement sur la fenêtre dudit détecteur.
Dans un dispositif selon l'invention, chacun desdits pyromètres peut comporter à l'intérieur d'un boîtier sensiblement cylindrique fermé sur une extrémité avant par un fond avant et muni d'un fond arrière, un support (en forme générale de disque épais) muni de premiers canaux de circulation d'eau de refroidissement qui débouchent dans une première cavité entourant une partie au moins d'un support dudit détecteur infrarouge.
Dans un dispositif selon l'invention, chacun desdits pyromètres peut comporter ledit support (en forme générale de disque épais) muni de deuxièmes canaux de circulation d'air de refroidissement qui débouchent dans une deuxième cavité située à proximité dudit détecteur, laquelle deuxième cavité communique avec l'espace (ou volume) contenu dans ledit boîtier de manière à permettre en outre de mettre en surpression d'air sec ledit boîtier par rapport à l'atmosphère ambiante.
Avantageusement, dans un dispositif selon l'invention, ledit détecteur et ledit objectif de focalisation sont montés sur un support sensiblement cylindrique qui est fixé sur ledit support en forme de disque épais.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention comporte un objectif d'entrée (à grossissement fixe ou réglable) qui transmet au moins un faisceau lumineux incident FI à rayons sensiblement parallèles, et ledit dispositif comporte une lame séparatrice ou dichroique, sensiblement inclinée à 45" par rapport à l'axe dudit faisceau incident FI, qui sépare ledit faisceau incident en un faisceau visuel (FV) et en un faisceau non visuel (FNV) qui contient les radiations infrarouge émises par une zone prédéterminée de ladite coulée dont les rayons sont sensiblement parallèles avec ledit axe de symétrie dudit boîtier, et ledit dispositif comporte un objectif de visualisation qui focalise ledit faisceau visuel (FV) sur des moyens de visualisation.
Avantageusement, dans un dispositif selon l'invention, ledit objectif de visualisation est fixé sur ledit disque épais et son axe optique est sensiblement parallèle à l'axe de symétrie dudit boîtier dudit pyromètre.
Avantageusement, dans le dispositif selon l'invention, lesdits moyens de visualisation comportent un oculaire muni d'un réticule de réglage du centrage (ou visée) et/ou du grossissement.
Avantageusement, dans un dispositif selon l'invention, lesdits moyens de visualisation comportent en outre au moins un élément photosensible à CCD, telle qu'une caméra CCD.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention comporte un moyen de réflexion partielle dudit faisceau visuel ayant traversé ledit objectif de visualisation, telle qu'une lame en verre traité par exemple, pour diriger une image de la zone de l'échantillon analysé sur ledit élément (ou barrette) CCD de mesure de largeur de la coulée de verre.
La solution au problème consiste également à utiliser un dispositif selon l'invention en mettant en oeuvre les opérations suivantes
- on raccorde lesdits pyromètres à un calculateur par des moyens de liaisons, ledit calculateur pouvant être contenu en tout ou partie dans l'un au moins desdits pyromètres,
- on enregistre dans ledit calculateur des caractéristiques physiques dudit verre, et de préférence on enregistre dans ledit calculateur au moins des lois d'évolution du coefficient d'absorption spectrale dudit verre en fonction de la température,
- on mesure simultanément avec lesdits pyromètres, grâce auxdits moyens de synchronisation de support de filtres, au moins trois luminances monochromatiques correspondant auxdites longueurs d'ondes (L1, L2, L3) du spectre infra-rouge rayonné par un échantillon au moinssdudit verre fondu, pour chacun desdits pyromètres, de manière à déterminer (pour chaque échantillon et) pour chaque pyromètre (donc chaque angle de visée), une température de surface et au moins deux luminances internes,
- on calcule pour chacun desdits pyromètres, des luminances monochromatiques estimées en fonction de températures estimées à l'intérieur dudit échantillon, à l'aide de ladite température de surface mesurée et d'un modèle mathématique de variation de température en fonction de la profondeur, lequel modèle utilise des paramètres caractéristiques du verre,
- on calcule les différences entre lesdites luminances monochromatiques estimées avec lesdites luminances monochromatiques mesurées, et si lesdites différences sont supérieures à un seuil au moins prédéterminé, on corrige lesdites températures estimées (et/ou des paramètres -ou coefficient- dudit modèle mathématique de profil de température) et on effectue à nouveau l'opération précédente (en utilisant une méthode d'inversion).
- on raccorde lesdits pyromètres à un calculateur par des moyens de liaisons, ledit calculateur pouvant être contenu en tout ou partie dans l'un au moins desdits pyromètres,
- on enregistre dans ledit calculateur des caractéristiques physiques dudit verre, et de préférence on enregistre dans ledit calculateur au moins des lois d'évolution du coefficient d'absorption spectrale dudit verre en fonction de la température,
- on mesure simultanément avec lesdits pyromètres, grâce auxdits moyens de synchronisation de support de filtres, au moins trois luminances monochromatiques correspondant auxdites longueurs d'ondes (L1, L2, L3) du spectre infra-rouge rayonné par un échantillon au moinssdudit verre fondu, pour chacun desdits pyromètres, de manière à déterminer (pour chaque échantillon et) pour chaque pyromètre (donc chaque angle de visée), une température de surface et au moins deux luminances internes,
- on calcule pour chacun desdits pyromètres, des luminances monochromatiques estimées en fonction de températures estimées à l'intérieur dudit échantillon, à l'aide de ladite température de surface mesurée et d'un modèle mathématique de variation de température en fonction de la profondeur, lequel modèle utilise des paramètres caractéristiques du verre,
- on calcule les différences entre lesdites luminances monochromatiques estimées avec lesdites luminances monochromatiques mesurées, et si lesdites différences sont supérieures à un seuil au moins prédéterminé, on corrige lesdites températures estimées (et/ou des paramètres -ou coefficient- dudit modèle mathématique de profil de température) et on effectue à nouveau l'opération précédente (en utilisant une méthode d'inversion).
Avantageusement, on mesure l'hygrométrie de l'atmosphère ambiante à proximité desdits échantillons et/ou desdits pyromètres et on corrige les valeurs mesurées par lesdits détecteurs infra-rouge desdits pyromètres (pour les longueurs d'ondes sensibles à l'humidité).
La mesure ou acquisition des signaux délivrés par lesdits détecteurs infra-rouge se fait par la numérisation ou digitalisation du niveau desdits signaux, pour chaque filtre monté sur ledit disque ladite acquisition peut être effectuée dans chacun desdits pyromètres ou alternativement dans ledit calculateur, par une méthode de démultiplexage séquentiel ; avantageusement on numérise un nombre maximum de points de mesure, pour chaque intervalle de temps correspondant au passage d'un filtre, puis on effectue une moyenne, pour chaque filtre, des points de mesure numérisés et enregistrés avant d'enregistrer des valeurs moyennes desdits signaux correspondant auxdites luminances monochromatiques mesurées.
Un des avantages procurés par les dispositif et procédé de mesure de température selon l'invention et qu'il permet de déterminer avec une grande précision les courbes ou profils de température à l'intérieur d'échantillons de la coulée de verre ; grâce à la disposition sensiblement symétrique desdits pyromètres, il est possible de mettre en évidence d'éventuelles dissymétries dans lesdits profils de température ce qui est particulièrement intéressant pour contrôler la qualité des objets en verre à fabriquer ; par ailleurs, les procédé et dispositif de mesure selon l'invention, du fait de leur caractéristique particulière permettent de mesurer lesdits profils de température avec précision même si la connaissance des paramètres caractéristique du verre observé n' est pas très précise.
Les nombreux avantages procurés par l'invention seront mieux compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes particuliers de réalisation de dispositifs selon l'invention et leur utilisation pour la mesure de la température intérieure d'une coulée de verre fondu.
La figure 1 illustre schématiquement en vue latérale, une installation de production d'articles en verre fondu, dans laquelle on utilise un dispositif selon l'invention.
La figure 2 illustre en vue en plan une installation de production d'articles en verre utilisant un dispositif de mesure de la température selon l'invention.
La figure 3 illustre en coupe par un plan sensiblement horizontal une coulée de verre et les points (ou zones) de mesure de la température obtenue grâce à l'invention.
La figure 4 illustre en coupe longitudinale partielle un mode préférentiel de réalisation de la partie avant d'un pyromètre optique selon l'invention.
La figure 5 illustre en vue en coupe longitudinale la partie arrière d'un pyromètre optique selon l'invention.
Les figures 6a et 6b 6c illustrent schématiquement les principaux composants de circuits électroniques de traitement de signaux issus de pyromètres selon l'invention.
La figure 7 illustre partiellement en coupe longitudinale un mode préférentiel de réalisation d'un pyromètre selon l'invention.
Par référence à la figure 1, on voit qu'une installation de production d'articles en verre comporte de façon connue un four 27 dans lequel est présente une masse de verre 29 fondue qui est amenée et maintenue à une température par exemple voisine de 1400 C.
Le verre contenu dans ledit four peut s'acheminer par l'intermédiaire d'un trop plein prévu dans la paroi dudit four, dans un chenal 2, qui peut être en pente de manière à permettre l'écoulement par gravité dudit verre fondu, jusqu'à un bac d'alimentation 1 prévu à l'extrémité dudit chenal et muni dans sa partie inférieure d'au moins un orifice 3 par lequel ledit verre fondu peut s'écouler de manière à former une veine 28 s'écoulant sensiblement selon un axe vertical ZZ.
On voit que sous ledit bac d'alimentation est prévu un moyen de séparation de ladite veine en tronçons ou gobs 65, lequel moyen de séparation schématiquement représenté est généralement appelé couteau ou ciseaux 31.
On voit que sous lesdits ciseaux est prévu une machine de moulage comportant au moins un moule 32, dans lequel ledit gob pourra pénétrer et s'y refroidir et s'y solidifier afin de constituer ledit article en verre à fabriquer, lequel moule 32 est disposé sur un support 33.
On voit sur cette figure que le dispositif selon l'invention comporte dans ce mode de réalisation trois pyromètres optiques 41, 42, 43 d'axes optiques respectifs xxl, xx2, xx3 qui sont coplanaires et qui sont sensiblement contenus dans un plan perpendiculaire au plan de la figure 1, lesquels axes optiques se rejoignent en un point situé sensiblement au centre d'une coupe par un plan sensiblement horizontal de ladite veine, c'est à dire dans un zone prédéterminée ou échantillon prédéterminé 30.
On voit que chacun desdits pyromètres optiques est de forme générale sensiblement cylindrique, chacun desdits pyromètres étant montés sur un support (non représenté).
Grâce aux moyens représentés sur la figure 1, on peut mettre en oeuvre un procédé de détermination de la température à l'intérieur desdits échantillons 30 de verre fondu qui comporte notamment les opérations suivantes
- on enregistre dans ledit calculateur des caractéristiques physiques dudit verre, et de préférence on enregistre au moins des lois d'évolution du coefficient d'absorption spectrale dudit verre fondu,
- on mesure ensuite avec chacun desdits pyromètres, au moins trois luminances monochromatiques LUM1...LUM3, correspondant auxdites longueurs, d'ondes L1,L2,L3 choisies dans le spectre infra-rouge rayonné par ledit échantillon, de manière à ce que lesdites luminances mesurées correspondent à au moins deux luminances internes et une luminance "de surface",
- on calcule au moins deux luminances monochromatiques estimées LUC1...LUC2 en fonction de températures estimées à l'intérieur dudit échantillon, pour chacun desdits pyromètres (et chaque échantillon visé)
- on calcule les différences entre lesdites luminances mono chromatiques estimées et lesdits luminances mono chromatiques mesurées, et si lesdites différences sont supérieures à au moins un seuil prédéterminé, on corrige lesdites températures estimées et on effectue à nouveau l'opération précédente.
- on enregistre dans ledit calculateur des caractéristiques physiques dudit verre, et de préférence on enregistre au moins des lois d'évolution du coefficient d'absorption spectrale dudit verre fondu,
- on mesure ensuite avec chacun desdits pyromètres, au moins trois luminances monochromatiques LUM1...LUM3, correspondant auxdites longueurs, d'ondes L1,L2,L3 choisies dans le spectre infra-rouge rayonné par ledit échantillon, de manière à ce que lesdites luminances mesurées correspondent à au moins deux luminances internes et une luminance "de surface",
- on calcule au moins deux luminances monochromatiques estimées LUC1...LUC2 en fonction de températures estimées à l'intérieur dudit échantillon, pour chacun desdits pyromètres (et chaque échantillon visé)
- on calcule les différences entre lesdites luminances mono chromatiques estimées et lesdits luminances mono chromatiques mesurées, et si lesdites différences sont supérieures à au moins un seuil prédéterminé, on corrige lesdites températures estimées et on effectue à nouveau l'opération précédente.
On sait en effet que la luminance spectrale (ou monochromatique) du rayonnement qui émerge du verre fondu dépend du profil des températures régnant dans ledit échantillon de verre fondu, et dépend des propriétés thermo-optiques spectrales dudit verre fondu, de l'épaisseur dudit échantillon et des caractéristiques des frontières dudit échantillon avec le milieu extérieur.
On sait que les relations mathématiques qui expriment la luminance en fonction de la distribution de température sont du type intégral,
<tb> et <SEP> peuvent <SEP> être <SEP> notées: <SEP> :
<tb> <SEP> L( <SEP> Z: <SEP> )=pX <SEP> Pf <SEP> t <SEP> +)exp(i=- <SEP> Z+)drX, <SEP> où <SEP> tX <SEP> (x) <SEP> K <SEP> (x*) <SEP> dx*
<tb> où avec x = profondeur courante, x* = variable d'intégration, tNx) = transmission à la longueur d'onde > de l'échantillon entre la surface et la profondeur x, t* = variable d'intégration,
K = coefficient d'absorption du verre fondu, r = coefficient de transmission de l'interface, entre le verre et le milieu ambiant,
P = fonction de Planck, dépendant de la température T, = = luminance monochromatique, longueur d'onde.
<tb> <SEP> L( <SEP> Z: <SEP> )=pX <SEP> Pf <SEP> t <SEP> +)exp(i=- <SEP> Z+)drX, <SEP> où <SEP> tX <SEP> (x) <SEP> K <SEP> (x*) <SEP> dx*
<tb> où avec x = profondeur courante, x* = variable d'intégration, tNx) = transmission à la longueur d'onde > de l'échantillon entre la surface et la profondeur x, t* = variable d'intégration,
K = coefficient d'absorption du verre fondu, r = coefficient de transmission de l'interface, entre le verre et le milieu ambiant,
P = fonction de Planck, dépendant de la température T, = = luminance monochromatique, longueur d'onde.
On sait par ailleurs, que ledit coefficient d'absorption spectral K( > ) peut varier pour les courtes longueurs d'onde en fonction de la température T selon une équation du type,
K = exp (B1 (X) + B2 ()i)/T),
B1 et B2 étant des paramètres dépendant du matériau.
K = exp (B1 (X) + B2 ()i)/T),
B1 et B2 étant des paramètres dépendant du matériau.
Le calcul du profil de température à l'intérieur dudit échantillon à partir des luminances monochromatiques mesurées fait donc appel à des méthodes d'inversion qui consistent à déterminer les valeurs de la température à l'intérieur du verre en connaissant la valeur d'une intégrale dépendant desdites températures ; moyennant certaines hypothèses simplificatrices, on peut avantageusement supposer que ledit profil de température suit des évolutions en fonction de la profondeur dans le verre, du type parabolique, polynomiale, logarithmique, exponentielle, ou toute autre solution analytique paramétrée.Dans de nombreux cas, quatre paramètres C1, C2, C3, C4 sont suffisants ; la forme générale de ce type d'équation peut alors s'écrire :
T(x) = F(T1, T2, C1, C2, C3, C4), avec
T(x) : température à la profondeur x dans ledit échantillon,
T1 et T2 : températures à la surface dudit échantillon correspondant aux extrémités de l'épaisseur dudit échantillon selon l'axe de mesure,
01. C2, C3, C4 étant lesdits paramètres.
T(x) = F(T1, T2, C1, C2, C3, C4), avec
T(x) : température à la profondeur x dans ledit échantillon,
T1 et T2 : températures à la surface dudit échantillon correspondant aux extrémités de l'épaisseur dudit échantillon selon l'axe de mesure,
01. C2, C3, C4 étant lesdits paramètres.
Dans le cas d'application de la méthode à la détermination du profil (ou des variations en fonction de la profondeur mesurée selon l'axe de mesure, c'est à dire ledit axe xxl) de la température dans un ftgobtt, on utilise par exemple une équation du type
T (x) = T1+C1(1-exP(-x/C2))-C3(exp((x-H)/C4)-exp(-H/C4)) -(Tl-T2+cl(l-exp(-H/c2))-c3(l-exp(-H/c4)))x/Hw cette équation conduisant à un profil de température en forme de U (inversé) dissymétrique.
T (x) = T1+C1(1-exP(-x/C2))-C3(exp((x-H)/C4)-exp(-H/C4)) -(Tl-T2+cl(l-exp(-H/c2))-c3(l-exp(-H/c4)))x/Hw cette équation conduisant à un profil de température en forme de U (inversé) dissymétrique.
Dans un mode préférentiel d'utilisation d'un procédé selon l'invention, on va donc, dans la phase itérative
- calculer un profil de températures estimées à l'intérieur dudit échantillon à partir de valeur prédéterminées desdits coefficients C1 à C4,
- calculer pour chaque pyromètre au moins deux luminances monochromatiques estimées LUC1...LUC2 correspondant à au moins deux longueurs d'ondes L1t...L2 en fonction du profil desdites températures estimées"
- comparer pour chaque pyromètre lesdites luminances monochromatiques estimées avec les luminances mesurées (LUM1,...LUM2) correspondant auxdites longueur d'ondes, et si lesdites différences sont supérieures à au moins un seuil prédéterminé, on calcule au moins un incrément à donner auxdits coefficients C1 à C4, et on recommence lesdites opérations de calcul itératif.
- calculer un profil de températures estimées à l'intérieur dudit échantillon à partir de valeur prédéterminées desdits coefficients C1 à C4,
- calculer pour chaque pyromètre au moins deux luminances monochromatiques estimées LUC1...LUC2 correspondant à au moins deux longueurs d'ondes L1t...L2 en fonction du profil desdites températures estimées"
- comparer pour chaque pyromètre lesdites luminances monochromatiques estimées avec les luminances mesurées (LUM1,...LUM2) correspondant auxdites longueur d'ondes, et si lesdites différences sont supérieures à au moins un seuil prédéterminé, on calcule au moins un incrément à donner auxdits coefficients C1 à C4, et on recommence lesdites opérations de calcul itératif.
Préférentiellement, on arrête ledit calcul itératif lorsque lesdites luminances monochromatiques estimées ont la même valeur à 0,1 % près que lesdites luminances monochromatiques mesurées, ce qui correspond à une précision sur la température calculée de l'ordre de 0,5 % ; compte tenu des erreurs dues à d'autres causes que lesdits calculs, la précision de mesure est en fait de 3 à 5 C.
Par référence à la figure 2, on voit que de la même façon qu illustré à la figure i, ladite installation de production d'articles en verre comporte ledit four 27 qui communique avec ledit chenal 2, lequel chenal communique avec ledit bac d'alimentation 1 qui comporte au moins un orifice 3 d'évacuation par lequel peut s'écouler ladite veine 28 de verre fondu, sensiblement perpendiculairement par rapport au plan de la figure 2.
On voit que dans ce mode particulier de réalisation d'un dispositif selon l'invention, ledit dispositif de mesure de température comporte lesdits trois pyromètres optiques 41, 42, 43 d'axes optiques respectifs xxl, xx2, xx3, et lesdits pyromètres sont respectivement munis d'au moins un détecteur infrarouge 51, 52, 53 qui sont respectivement situés à des distances D1, D2,D3 du centre de ladite coulée de verre 28, qui correspond sensiblement au point d'intersection desdits axes de visées, lesquelles distances sont avantageusement égales et voisines de 1 à 5 mètres.
On voit que chacun desdits pyromètres est muni dans sa partie avant d'un objectif d'entrée respectivement 211, 212, 213 qui peut être réglable de manière à permettre la mise au point optique sur ladite zone ou échantillon à étudier.
Avantageusement, lesdits axes xxl, xx2, xx3 sont répartis selon un angle A égal à 1200.
On voit également sur cette figure que chacun desdits pyromètres est avantageusement relié par des moyens de liaisons électriques respectif,s 351, 352. 353 à une unité centrale ou de calcul 34 qui peut traiter les signaux transmis par lesdits pyromètres optiques par l'intermédiaire desdits moyens de liaisons électriques, laquelle unité de calcul ou de commande peut également piloter le fonctionnement desdits pyromètres et plus particulièrement peut permettre la synchronisation (en vitesse et en phase) de tous les moteurs d'entrainement desdits disques supports de filtres interférentiels desdits pyromètres, les uns par rapport aux autres.
Par référence à la figure 3, on voit que dans une section par un plan sensiblement horizontal de ladite coulée de verre 28, lequel plan contient lesdits axes optiques ou de visée xxl, xx2, xx3 desdits pyromètres par référence à la figure 2, on peut par la mesure du rayonnement selon trois longueurs d'ondes L1, L2, L3 identiques et/ou appairées pour tous lesdits pyromètres, déterminer la luminance pour des zones situées sur la surface externe de ladite coulée de verre et à l'intérieur de ladite coulée de verre, lesquelles zones sont sensiblement régulièrement réparties au sein dudit échantillon.
Plus précisément, la mesure des luminances selon lesdites trois longueurs d'ondes par ledit premier pyromètre (repère 4i de la figure 2), permet la détermination de la température au point P10 (en surface) et jusqu'aux points Pli, P12, la mesure auxdites mêmes longueurs d'ondes par ledit pyromètre repéré 42 sur la figure 2 permet la détermination de la température au point P20 et jusqu'aux points
P21, P22, et la mesure de la luminance par ledit troisième pyromètre (repère 43 de la figure 2) permet la détermination de la température au point P30 et jusqu'aux points P31, P32 ; compte tenu de l'appairage et/ou de l'égalité desdites longueurs d'ondes choisies pour tous lesdits pyromètres, lesdits points P12, P22, P32 sont sensiblement situés sur un cercle de rayon R1 et ayant pour centre C sensiblement le centre de la section de ladite veine de coulée de verre, et lesdits points Pli, P21, P31 sont situés sur un deuxième cercle ayant le même centre que ledit premier cercle et ayant un rayon R2, lesdits points
P10, P20, P30 étant situés sur la face externe de ladite veine ou coulée de verre fondu, c'est à dire sensiblement sur la circonférence d'un cercle de rayon R3 égal au rayon de ladite coulée de verre.
P21, P22, et la mesure de la luminance par ledit troisième pyromètre (repère 43 de la figure 2) permet la détermination de la température au point P30 et jusqu'aux points P31, P32 ; compte tenu de l'appairage et/ou de l'égalité desdites longueurs d'ondes choisies pour tous lesdits pyromètres, lesdits points P12, P22, P32 sont sensiblement situés sur un cercle de rayon R1 et ayant pour centre C sensiblement le centre de la section de ladite veine de coulée de verre, et lesdits points Pli, P21, P31 sont situés sur un deuxième cercle ayant le même centre que ledit premier cercle et ayant un rayon R2, lesdits points
P10, P20, P30 étant situés sur la face externe de ladite veine ou coulée de verre fondu, c'est à dire sensiblement sur la circonférence d'un cercle de rayon R3 égal au rayon de ladite coulée de verre.
Dans le cas où on utilise deux pyromètres sensiblement diamétralement opposées (en vue en plan), on disposera ainsi d'au moins six mesures : deux mesures permettant de déterminer la température de surface de l'échantillon (de la coulée) dans deux zones (ou points) diamétralement opposées, c'est-à-dire de part et d'autre de ladite coulée, et quatre mesures "internes" permettant de déterminer un profil (sensiblement diamétral) de température à l'intérieur de ladite coulée.
Dans le cas où, comme illustré aux figures 2 et 3 on dispose de trois pyromètres, de préférence régulièrement répartis autour de ladite coulée, on peut déterminer trois profils diamétraux de température ; afin de déterminer l'un de ces profils diamétraux, on peut par exemple, par référence à la figure 3, compléter les luminances mesurées par ledit premier pyromètre (repère 41 de la figure 2) par des moyennes, pour chaque profondeur (ou rayon) considérée, des mesures desdits deuxième et troisième pyromètres, en utilisant un principe d'interpolation.
Grâce à ce procédé, on peut ainsi établir un ou plusieurs profils de température à l'intérieur de ladite coulée de verre ou une cartographie dans le cas d'utilisation d'un nombre plus élevé desdits pyromètres optiques, ce qui permet notamment de contrôler l'homogénéité de la température de ladite coulée en ces différents points, ce qui permet de s'assurer de la qualité desdits articles produits avec ladite chaîne de fabrication d'articles en verre.
Par référence à la figure 4, on voit que la partie avant d'un pyromètre optique selon l'invention comporte un boîtier 9 cylindrique obturé à 1' avant par un fond avant qui dans le mode de réalisation présenté dans cette figure comporte deux pièces 14a et 14b en forme générale de brides concentriques d'axe xxl, ledit axe constituant ledit axe de symétrie du pyromètre et l'axe optique dudit pyromètre.
En avant de ladite face avant est situé un objectif d'entrée 21 qui peut comporter deux groupes optiques 21a et 21b mobiles l'un par rapport à l'autre qui permettent de mettre au point en fonction de la distance entre ledit pyromètre et les coulées de verre sur lesquelles doit être effectuée la mesure de la température (séquentiellement ou simultanément).
Dans le mode de réalisation présenté sur cette figure, ledit premier groupe optique 21a comporte une lentille 39 à l'avant de laquelle est situé un joint 41, laquelle lentille et lequel joint sont portés par un support muni de canaux 40 de passage d'air, lesquels canaux permettent le passage de l'air de l'intérieur dudit boîtier vers l'extérieur dudit boîtier selon les flèches F9.
Le deuxième groupe optique 21b comporte au moins une lentille 42 et un joint 44, lesdits joints 41 et 44 permettant d'assurer une étanchéité relative dans un espace compris entre lesdites lentilles 39 d'une part et 42 d'autre part, lequel espace est balayé par ledit air venant de l'intérieur dudit boîtier selon les flèches F8 grâce à des canaux 43 prévus dans le support de ladite lentille 42 et permettent ainsi le balayage dudit espace situé entre lesdites lentilles par ledit air, de préférence sec.
On voit qu'en aval (sur le trajet optique de la lumière) dudit objectif d'entrée 21, les rayons lumineux incidents FI dans l'appareil sont sensiblement parallèles et rencontrent une première lame semitransparente 22 qui sépare lesdits faisceaux incidents FI en un faisceau dit visible FV dont l'axe est sensiblement incliné à 90" par rapport à l'axe dudit faisceau incident FI, et un deuxième faisceau FNV ou faisceau non visible qui traverse ladite lame semi-transparente 22 ; en aval de ladite lame semi-transparente 22 sur le trajet optique dudit faisceau non visible FNV est situé un disque 6 support de filtres interférentiels à bandes étroites 7, lequel disque 6 est entraîné en rotation par un moteur 45 fixé par un support 46 auxdites brides de la face avant dudit pyromètre.
On voit que ledit disque 6 est monté sur le bout d'arbre 47 dudit moteur, par exemple par l'intermédiaire d'une frete, et sa périphérie passe entre les branches de fourches optoélectroniques 48 fixées rigidement par rapport audit boîtier, lesquelles fourches optoélectroniques sont susceptibles de détecter le passage de repères situés sur la périphérie du disque et sont susceptibles d'émettre, en réponse à ces passages de repères, des signaux ou impulsions correspondantes (une première fourche peut émettre une impulsion par tour au passage d'un filtre prédéterminé et une deuxième fourche peut émettre plusieurs impulsions par tour pour la synchronisation de la rotation desdits disques des différents pyromètres).
On voit qu'en aval desdits filtres interférentiels 7, est placé un objectif de focalisation 10 qui peut focaliser sur la surface sensible d'un détecteur 5 ledit faisceau non visuel FNV ayant traversé un desdits ,filtres ; on voit que ledit objectif de focalisation 10 comporte un support cylindrique i1 sur lequel est monté ledit objectif proprement dit par l'intermédiaire d'un support 52 de lentilles 12, lequel support 11 est muni dans sa partie arrière d'un alésage recevant le boîtier sensiblement cylindrique dudit détecteur infrarouge 5.
Avantageusement, ledit support 52 de lentille peut se déplacer à l'intérieur dudit support 11 par vissage ou dévissage et peut être bloquée en position par un écrou 49.
On voit qu'avantageusement en avant de ladite lentille 12 (par rapport au trajet dudit faisceau optique FNV) est disposé au moins un joint 51, et un autre joint 50 est prévu entre la paroi extérieure dudit support 52 et la paroi interne d'un alésage prévu dans ledit support 11, de manière à rendre étanche l'espace 13 laissé libre entre lesdites lentilles 12 et ledit détecteur infrarouge 5, de sorte que l'on peut faire un vide partiel au moins dans ledit espace 13 (par des moyens non représentés), ce qui permet d'éviter la condensation de vapeur d'eau dans ledit espace 13 et plus particulièrement sur lesdites lentilles 12 et ledit détecteur 5.
Ledit support 11 d'objectif de focalisation et de détecteur est monté dans des alésages de différents diamètres prévus dans un support 16 en forme de disque épais, lequel support 16 reçoit ledit objectif de focalisation et ledit détecteur infrarouge montés sur ledit support 11, et reçoit également un objectif de visualisation 24 qui est situé sur le trajet dudit faisceau visuel FV, lequel faisceau FV est réfléchi par un miroir 36.
On voit que ledit disque épais 16 est muni de canaux 17 de circulation d'eau sensiblement radiaux et obturés à leur extrémité périphérique par exemple par un bouchon 66, lesquels canaux 17 communiquent avec une canalisation 57 d'arrivée d'eau, de sorte qu'une eau de refroidissement ou un liquide équivalent peut circuler selon les flèches F2 dans lesdites canalisations 57 et lesdits canaux 17, et circuler dans une cavité 18 sensiblement torique délimitée par ledit disque épais d'une part, et ledit support il d'autre part, de manière à refroidir ledit support 11 et ledit disque épais 16.
On voit qu' avantageusement, des canaux 20 de circulation d'air sont également prévus, qui permettent l'admission d'air selon une flèche Fi, lesquels canaux 20 s'étendent également sensiblement radialement et sont alimentés par des moyens connus (non représentés), lequel air est délivré dans une deuxième chambre ou cavité sensiblement annulaire située entre ledit disque épais et ledit support 11, laquelle cavité annulaire communique avec la face arrière du boîtier d'encapsulation dudit détecteur infrarouge 5, de sorte que ledit air introduit dans ladite chambre 19 peut s'échapper selon les flèches F4 vers la partie arrière dudit pyromètre en léchant la base dudit boîtier dudit détecteur 5 et permettant ainsi de refroidir celui-ci.
On voit que ledit détecteur est relié par des moyens de liaisons électriques tels que des pattes 54 à une première carte électronique 55, montée par des supports 56 sur ledit disque épais 16.
On voit également que ledit air sec qui a pu entrer dans la partie arrière dudit pyromètre, peut passer dans la partie avant selon les flèches F5 grâce à des espaces laissés libres sur la périphérie dudit disque entre celu-ci et ledit boîtier 9 sensiblement cylindrique, de sorte que ledit air sec balaye l'ensemble dudit boîtier, maintient en surpression celui-ci par rapport à l'ambiance, lequel air peut ensuite se déplacer selon les flèches F7 pour pénétrer dans lesdits canaux 43 et 40 prévus dans ledit objectif d'entrée, et sortir selon lesdites flèches F9 afin de protéger ladite lentille dudit objectif d'entrée, de projections éventuelles.
Par référence à la figure 5, on voit que ledit pyromètre comporte ledit support 16 en forme de disque épais qui porte ledit détecteur infrarouge 5 situé sensiblement sur l'axe de symétrie dudit pyromètre et dudit disque épais 16, et supporte ledit objectif de visualisation 24 qui comporte au moins une lentille 60 et un support de lentille 61 ledit objectif de visualisation permet de focaliser ledit faisceau Ev à rayons parallèles, en un faisceau convergent FVi qui peut converger dans le plan d'un réticule prévu sur un oculaire 23 situé à l'arrière dudit pyromètre, et qui peut être par exemple encastré de façon étanche par rapport à un fond arrière 15 dudit boîtier dudit pyromètre.
On voit que sur ledit trajet convergent desdits rayons en aval dudit objectif de visualisation 24, peut être avantageusement prévue une deuxième lame semi-transparente 26 montée sur un support 63, laquelle4lame peut être par exemple une lame en verre de silice, et qui peut transmettre une partie au moins dudit faisceau visuel et le faire focaliser sur la partie sensible d'un détecteur CCD 8, de préférence un détecteur linéaire ou barrette CCD placé sur un support 62 qui est avantageusement monté rigidement par rapport au boîtier et de façon réglable afin d'ajuster ladite focalisation dudit faisceau FV2 renvoyé par ladite lame semi-transparente 26.
Ledit capteur CCD permet ainsi de mesurer la largeur de la zone à étudier par des traitements de signaux de type connu.
On voit également que dans ce mode de réalisation, ledit pyromètre comporte dans ladite partie arrière située à l'arrière dudit disque épais 16, une première carte électronique 55 qui peut avantageusement comporter les circuits de traitements de signaux issus dudit détecteur infrarouge, une deuxième carte électronique 64, qui peut par exemple comporter des circuits de traitements de signaux issus dudit capteur
CCD 8, et comporte un connecteur 59 qui est relié audit moyen de liaison électrique entre ledit pyromètre et ledit calculateur (repère 351. 352. 353 de la figure 2).
CCD 8, et comporte un connecteur 59 qui est relié audit moyen de liaison électrique entre ledit pyromètre et ledit calculateur (repère 351. 352. 353 de la figure 2).
Par référence à la figure 6a, on voit que dans un mode préférentiel de réalisation d'un pyromètre selon l'invention, ledit détecteur infrarouge constitué par un détecteur photorésistif se comporte comme une résistance R5, et lesdits moyens de traitements de signaux électroniques comportent un étage de conversion couranttension IU, lequel étage IU comporte une source de tension de référence VREF connectée à un amplificateur Al opérationnel, la sortie dudit amplificateur et l'entrée négative dudit amplificateur étant reliée à une résistance Ri et un condensateur C montés en parallèle.
La tension obtenue à la sortie dudit amplificateur Al est alors appliquée par l'intermédiaire d'un filtre (C2, R2) à un deuxième amplificateur A2 différentiel qui fournit à sa sortie la composante fluctuante de ladite tension délivrée par ledit amplificateur Ai, laquelle composante fluctuante est amplifiée par l'amplificateur A3 relié à un générateur de tension d'offset V2.
De la sorte, la sortie dudit amplificateur A3 peut être reliée audit moyen de calcul 34 par desdits moyens de liaisons 35 entre ledit pyromètre 4 et ledit calculateur 34, grâce à boucle de courant peu soumise aux perturbations électromagnétiques.
Par I référence à la figure 6b, on voit que dans un mode préférentiel de réalisation d'un pyromètre selon l'invention, une thermistance Rth est prévue dans ledit boîtier dudit détecteur infrarouge, qui mesure la température de la partie sensible dudit détecteur, laquelle thermistance Rth est placée dans un pont de
Wheatstone comportant trois résistances RO de grande précision et de même valeur, lequel pont de Wheatstone est alimenté par une tension
VF, et la tension de déséquilibre dudit pont VM est appliquée aux bornes d'un amplificateur A4, le signal S1 de sortie dudit amplificateur A4 passant dans un module proportionnel intégral P, I, puis dans un amplificateur de puissance A5, afin de réguler la commande d'alimentation dudit module à affet PELTIER 64 en fonction de la température mesurée par ladite thermistance Rth.
Wheatstone comportant trois résistances RO de grande précision et de même valeur, lequel pont de Wheatstone est alimenté par une tension
VF, et la tension de déséquilibre dudit pont VM est appliquée aux bornes d'un amplificateur A4, le signal S1 de sortie dudit amplificateur A4 passant dans un module proportionnel intégral P, I, puis dans un amplificateur de puissance A5, afin de réguler la commande d'alimentation dudit module à affet PELTIER 64 en fonction de la température mesurée par ladite thermistance Rth.
Avantageusement, les constantes de temps en boucle ouverte du système comportant lesdits amplificateurs A4 et A5 et lesdits modules
P, I, sont de l'ordre de 100 millisecondes.
P, I, sont de l'ordre de 100 millisecondes.
Par référence à la figure 6C, on voit qu'avantageusement, chacun desdits pyromètres 41 et 42 (dans le cas où seuls deux pyromètres sont utilisés), sont chacun muni de ladite fourche optoélectronique respectivement 481 et 482 qui délivre des signaux ou impulsions en fonction de la rotation et du passage entre des branches desdites fourches desdits repères prévus sur la périphérie desdits disques (support de filtre interférentiel) correspondants.
On voit qu'avantageusement, un desdits pyromètres optiques 41, ou pyromètre maitre, comporte des moyens de régulation de la vitesse dudit moteur 451 d'entraînement dudit disque porte filtre, lesquels moyens de régulations comportent un module Mi qui convertit lesdites impulsions délivrées par ladite fourche 481 en une tension proportionnelle à la vitesse, laquelle tension est comparée à une tension de référence fournie par un module V3, par un amplificateur différentiel A6, la sortie dudit amplificateur différentiel A6 étant connecté à un régulateur PID (proportionnel intégral dérivé), lequel régulateur pilote le fonctionnement d'une source de tension Si d'alimentation dudit moteur 451, de manière à asservir la vitesse de rotation dudit moteur qui peut être par exemple un moteur à courant continu sans balais.
On voit qu'avantageusement le signal issu dudit capteur ou fourche optoélectonique 481 est transmis par lesdits moyens de liaisons 35 audit calculateur 34 ; de la même manière, des signaux issus de ladite fourche optoélectronique 482 dudit deuxième pyromètre 42 sont transmis audit calculateur 34 par lesdits moyens 35, ledit calculateur 34 pilotant par des moyens 35a un amplificateur A7 prévu dans ledit pyromètre 42, lequel amplificateur pilote une source de tension S2 d'alimentation du moteur 452 ; cette disposition permet dans ledit pyromètre maitre 4i de maintenir à une valeur prédéterminée la vitesse dudit moteur 451, et le signal issu de ladite fourche 481 est utilisé par ledit calculateur 34 en comparaison avec le signal issu dudit capteur 482 dudit deuxième pyromètre ou pyromètre esclave, afin de synchroniser exactement la rotation desdits moteurs 451 et 452 ; cette disposition est en effet importante dans le cas où les mesures de luminance par ledit détecteur infrarouge sont effectuées à haute cadence, et nécessitent donc une synchronisation entre les instants de mesure des différents pyromètres d'un dispositif de mesure de température selon l'invention.
Par référence à la figure 7 on voit que dans un mode préférentiel de réalisation d'un pyromètre selon l'invention, ledit pyromètre comporte ledit boîtier de forme générale cylindrique qui comporte une paroi interne 92, une paroi externe 91. lesquels parois internes et externes définissent des canaux 93 qui peuvent s'étendre selon une forme générale d'hélice, dans lesquels peut circuler un fluide de refroidissement tel que de l'eau, lequel fluide de refroidissement peut pénétrer selon la flèche G2 dans lesdits canaux par l'intermédiaire d'un orifice d'entrée 80, lequel fluide peut sortir desdits canaux selon la flèche G3 par l'intermédiaire d'un orifice de sortie 81.
Dans ce mode de réalisation illustré figure 7, ladite face avant 14c dudit boîtier a une forme générale de bride, sur laquelle sont montés des supports 14b, 71, de manière sensiblement étanche, lesquel support 71 peut recevoir ladite lame dichroïque d'entrée 22, ladite optique d'entrée 2, ledit moteur 45 d'entraînement dudit commutateur 6, ainsi qu'une optique supplémentaire 70, qui est une optique infrarouge convergente, qui fait converger le faisceau sensiblement parallèle ayant pénétré dans ledit boîtier par ladite optique d'entrée, sur un diaphragme de champ 72 situé dans le plan focal image de ladite optique 70 ; ; dans ce mode de réalisation, un deuxième objectif 73 (constituant une optique de collimation) sensiblement identique et symétrique audit objectif 70 permet de reconstituer un faisceau lumineux parallèle à partir desdits rayons ayant traversé ledit diaphragme 72 ; ce dispositif particulier permet d'atténuer encore le bruit optique susceptible d'entacher d'erreurs les mesures effectuées par lesdits détecteurs.
On voit que ledit deuxième objectif 73 est disposé entre ledit disque comutateur 6 et ledit objectif 10 focalisant le faisceau infrarouge sur ledit détecteur 5 monté sur ledit support 16.
Claims (10)
1. Dispositif de mesure de température d'au moins une coulée de verre s'écoulant d'un bac d'alimentation (i) caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux pyromètres optiques (41, 42) sensiblement régulièrement disposés autour de ladite coulée, et munis chacun d'un détecteur (5) infrarouge, d'un support (6) mobile, d'au moins trois filtres (7) interférentiels à bandes étroites centrés sur des longueurs d'ondes (Li, L2, L3) sensiblement égales ou appairées entre lesdits pyromètres, et l'un au moins desdits pyromètres comporte un moyen (8) de mesure de la largeur de ladite coulée de verre, et en ce qu'il comporte des moyens de synchronisation du mouvement desdits supports,mobiles desdits filtres de tous lesdits pyromètres.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacun desdits supports mobiles comporte au moins trois filtres interférentiels respectivement centrés sur des longueurs d'ondes voisines de 2,3 i0-6 mètres, 3,8 10-6 mètres et 4,6 10-6 mètres.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que ledit détecteur infrarouge comporte au moins un transducteur infrarouge photorésistif, de très faible dimension, et de très faible temps de réponse, lequel transducteur infrarouge est refroidi à une température voisine de -30 C, par au moins un module de refroidissement à effet PELTIER, lequel transducteur est muni d'au moins une thermistance intégrée raccordée électriquement à des moyens de régulation rapide et de commande dudit module de refroidissement.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (9) sensiblement cylindrique, un objectif de focalisation (10) d'un faisceau infrarouge sensiblement parallèle sur ledit transducteur, lequel objectif comporte au moins une lentille (12) de focalisation, et en ce que l'espace (13) compris entre ladite lentille et ledit détecteur est rendu sensiblement étanche.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 4 caractérisé en ce que chacun desdits pyromètres comporte à l'intérieur d'un boîtier (9) sensiblement cylindrique fermé sur une extrémité avant (9a) par un fond avant (14) et muni d'un fond arrière (15), un support (16) en forme générale de disque épais muni de premiers canaux (17) de circulation d'eau de refroidissement qui débouchent dans une première cavité (18) entourant une partie au moins d'un support (11) dudit détecteur infrarouge.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1à 5 caractérisé en ce que chacun desdits pyromètres comporte à l'intérieur d'un boîtier (9) sensiblement cylindrique et fermé sur une extrémité avant (9a) par un fond avant (14) et muni d'un fond arrière (15), un support (16) en forme générale de disque épais muni de deuxièmes canaux (20) de circulation d'air de refroidissement qui débouchent dans une deuxième cavité (19) située à proximité dudit détecteur, laquelle deuxième cavité communique avec l'espace contenu dans ledit boîtier (9).
7. t Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 6 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de l'hygrométrie de l'atmosphère entourant la coulée de verre et/ou lesdits pyromètres et il comporte des moyens permettant de corriger des valeurs de coefficient d'absorption de l'atmosphère en fonction de la longueur d'onde, en fonction de mesure dthygrométrie.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte un objectif d'entrée (21) qui transmet un faisceau lumineux incident (FI) à rayons sensiblement parallèles, et ledit dispositif comporte une lame séparatrice qui sépare ledit faisceau incident en un faisceau visuel (FV) et en un faisceau non visuel (FNV) qui contient les radiations infrarouge émises par une zone prédéterminée de ladite coulée, dont les rayons forment un faisceau parallèle, et ledit dispositif comporte un objectif (24) de visualisation qui focalise ledit faisceau visuel (FV) sur des moyens de visualisation.
9. Dispositif selon la revendications 8 caractérisé en ce que lesdits moyens de visualisation comportent au moins un élément photosensible à CCD, et en ce qu'il comporte un moyen (26) de réflexion partielle dudit faisceau visuel ayant traversé ledit objectif de visualisation tel qu'une lame en verre traité.
10. Utilisation d'un dispositif de mesure de température d'au moins une coulée de verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que
- on raccorde lesdits pyromètres à un calculateur (34) par des moyens de liaison (35),
- on enregistre dans ledit calculateur des caractéristiques physiques dudit verre, et de préférence on enregistre dans ledit calculateur au moins des lois d'évolution du coefficient d'absorption spectrale dudit verre,
- on mesure, simultanément grâce auxdits moyens de synchronisation de support de filtres, au moins trois luminances monochromatiques correspondant auxdites longueurs d'ondes (L1,L2,L3) du spectre infra-rouge rayonné par un échantillon au moins dudit verre fondu, correspondant à au moins deux luminances internes et une température de surface, pour chacun desdits pyromètres,
- on calcule, pour chacun desdits pyromètres, des luminances monochromatiques estimées en fonction de températures estimées à l'intérieur dudit échantillon,
- on calcule les différences entre lesdites luminances monochromatiques estimées avec lesdites luminances monochromatiques mesurées, et si lesdites différences sont supérieures à un seuil au moins prédéterminé, on corrige lesdites températures estimées et on effectue à nouveau l'opération précédente.
Priority Applications (3)
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| FR9115472A FR2684762A1 (fr) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | Dispositif de mesure de temperature et son utilisation. |
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Non-Patent Citations (1)
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| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 12, no. 276 (P-737)(3123) 30 Juillet 1988 & JP-A-63 055 426 ( CHINO CORP ) 9 Mars 1988 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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