NL8103499A

NL8103499A - Inrichting voor het meten van oppervlaktetemperatuur.

Info

Publication number: NL8103499A
Application number: NL8103499A
Authority: NL
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-07-25
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1982-02-16
Also published as: FR2487513B1; NL190671C; CA1158887A; FR2487513A1; GB2082767A; NL190671B; DE3129139C2; DE3129139A1; GB2082767B; US4435092A

Description

it _ i f.-------;--1-: 1 VO 2174

Inrichting voor het mstsn van oppervlaktetemperatuur.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van de oppervlaktetemperatuur van een voorwerp in een hoge-tem-peratuuroven,. en in het bijzonder op een inrichting voor het meten van de oppervlaktetemperatuur met gebruikmaking van een stralings-5 thermometer of radiometer en in staat tot het meten van de opper vlaktetemperatuur van het voorwerp in hoofdzaak zonder te worden beïnvloed door de uitwendige stralingsruis.

In een hoge-temperatuuroven, b.v. een verwarmingsoven voorafgaande aan het warm bandwalsen, bestaat er grote behoefte aan het doorlopend en zo nauwkeurig mogelijk meten van de oppervlakte-10 temperatuur van een te verwarmen voorwerp, zoals een plaat.

Indien de oppervlaktetemperatuur van de plaat nauwkeurig kan worden gemeten, is het m.a.w. mogelijk dat de plaat direct nadat deze een vooraf bepaalde optimale temperatuur heeft bereikt, uit de oven wordt genomen en dan naar de walsfase gestuurd. Als gevolg 15 hiervan kan de warmteregeling doeltreffend en nauwkeurig worden uit gevoerd, hetgeen niet alleen een hoge kwaliteit van de produkten tot gevolg heeft maar ook een energiebesparing.

Bij de gebruikelijke werkwijze voor het meten van de oppervlaktetemperatuur van een plaat in een verwarmingsoven, is echter 20 een thermokoppel aangebracht in een beschermende buis, die zich in de verwarmingsoven uitstrekt voor het meten van de omgevingstemperatuur in de oven voor het zodoende regelen van de verwarmingsoven teneinde op juiste wijze te werken. De zodoende gemeten temperatuur is dus niet nauwkeurig, omdat de temperatuur van de plaat niet di-25 reet wordt gemeten. Qm deze reden wordt bij de feitelijke werking de doelstelling voor de temperatuur van de plaat iets hoger vastgesteld dan de vooraf bepaalde optimale temperatuur of wordt de plaat in de oven gehouden gedurende een tijdsduur, die voldoende langer is dan de gebruikelijke verhittingstijd opdat het walsen, dat volgt 3103499 ï s - 2 - op het verwarmen van de plaat, nimmer zonder goed gevolg is als gevolg van onvoldoende verwarming van de plaat. Dit heeft verkwistend energieverbruik tot .gevolg.

Hoewel een raakthermometer direct is verbonden met de plaat 5 teneinde een nauwkeurige meting mogelijk te maken van de tempera tuur van de plaat, raakt.de thermometer versleten door aanraking met de plaat, die heen en weer beweegt in de verwarmingsoven, zodat deze manier van meten niet geschikt is voor een doorlopende tempe-ratuurmeting. Er is dus geen andere, manier dan de plaattemperatuur 10 te schatten op grond van de metingen van de omgevingstemperatuur.

Teneinde de meetwerkwijze te ontwikkelen zijn verschillende stralingstemperatuurwerkwijzen voorgesteld, die in het algemeen geschikt zijn voor de doorlopende temperatuurmeting. Er moet echter · een aantal moeilijkheden worden opgelost bij het meten van de opper-15 vlaktetemperatuur van voorwerpen, zoals een plaat, die in de verwar mingsoven worden getransporteerd.

Wanneer b.v. de oppervlaktetemperatuur van de in de oven getransporteerde plaat moet worden.gemeten door een stralingsthermo-meter, die de warmtestraling vanaf het plaatoppervlak meet, is op 20 te merken, dat de omgevingstemperatuur veel hoger ligt dan de plaat temperatuur omdat, de plaat wordt verwarmd door de omgevingswarmte-straling. Hoewel de stralingsthermometer wordt omgeven door een warmteschermcilinder voor het uitsluiten van de warmtestraling uit de omgeving, kan enige stralingsenergie in de thermometer vanuit 25 de omgeving om een of andere reden binnenkomen voor het veroorzaken van een meetfout. Dit vanuit de omgeving in de thermometer met de schermcilinder binnenkomen van stralingsenergie wordt dé van de strooistraling afhankelijke ruiscomponent genoemd. Omdat het plaatoppervlak gewoonlijk ruw is als gevolg van zijn geoxydeerde opper-30 vlak, valt de van de strooistraling afhankelijke ruiscomponent van uit de omgeving gemakkelijk in op de stralingsthermometer als gevolg van het diffuus terugkaatsen. Het is moeilijk om scherp de plaats te bepalen van de, bron van de strooicomponent, en de gevolgen daarvan te meten als gevolg van de diffuse terugkaatseigenschap van 35 het plaatoppervlak.

8103499 "“ * ê - 3 -

Teneinde deze van de strooistraling afhankelijke ruiscompo-nent tot een. minimum te beperken of de invloed van de strooiruis-component te meten, zijn tot nu toe verschillende werkwijzen voorgesteld. In het Japanse octrooischrift 47713/1978 op naam van Aan-5 vraagster b.v., is voorgesteld een schermmechanisme te verschaffen in de oven voor het afschermen van de strooicomponent. Dit scherm-mechanisme is zodanig, uit gevoerd, dat het de voomoemde warmte-schermcilinder verschaft met een schijf, bevestigd aan zijn onderste einde tegenover de plaat, en wordt met water gekoeld teneinde 10 geen grote stralingsenergie uit te stralen. Derhalve wordt voorko men, dat de stralingsenergie van het schermmechanisme wordt teruggekaatst vanaf het oppervlak van de plaat en de aanwijzing van de thermometer beïnvloedt.

Omdat echter de temperatuur van de atmosfeer in de verwar-15 mingsoven gewoonlijk oploopt tot 1000°C of hoger, en de tempera tuur van de plaat eveneens hoog ligt, wordt de plaat gekoeld wanneer deze met een lage snelheid wordt getransporteerd en zijn oppervlak wordt blootgesteld aan een betrekkelijk lage temperatuur van de schermplaat gedurende een betrekkelijk lange tijd, hetgeen een 20 ongewenste afneming van de plaattemperatuur tot. gevolg heeft. Boven dien kan een storing, zoals een waterlek, een gevaarlijk ongeluk veroorzaken.

Het is een doel van de uitvinding een inrichting te verschaffen voor het meten van de oppervlaktetemperatuur van voorwerpen in '25 een oven, welke inrichting met grote nauwkeurigheid doorlopend de temperatuur kan meten zonder de voornoemde moeilijkheden bij de stralingstemperatuurmeting.

Teneinde het voorgaande doeleinde te bereiken is de uitvinding gegrond op het beginsel, dat aangezien de ruiscomponent moei-30 lijk volledig kan worden verwijderd, een vergelijkingsruisbron wordt gebruikt met een bekend stralingsniveau voor het maskeren van een onzekere, van de strooistraling afhankelijke ruiscomponent, zodat de stralingsthermameter wordt onderworpen aan een gelijkblijvende ruis met een bekend niveau vanaf de vergelijkingsruisbron in plaats 35 van aan de onzekere, van de strooistraling afhankelijke ruiscompo- 8103499 - - 4 - ί' y nent, en dat het gevolg van de vergelijkingsruis rekenkundig wordt vereffend voor het zodoende verkrijgen van de werkelijke tempera-• tuur van het verwarmde voorwerp.

Volgens de uitvinding is de inrichting voor het meten van 5 oppervlaktetemperatuur uitgevoerd voor het omvatten van een scherm- cilinder, aangebracht tegenover een voorwerp in een oven, waarvan de temperatuur moet worden gemeten, welke cilinder aan zijn zijde tegenover het voorwerp een openingeinde heeft, dat de doorgang mogelijk maakt van een eerste straling, uitgestraald in afhankelijkheid IQ van de temperatuur van het voorwerp, verder een vergelijkingsstra- lingsbron, aangebracht in de schermcilinder voor het maskeren van het gevolg van een stralingsruis, afgeleid uit de hoge temperatuur atmosfeer in de oven en voor het opwekken van een tweede straling, waarvan het niveau in hoofdzaak vaststelbaar is, en een stralings-15 waarneemmiddel, aangebracht aan het andere einde van de schermcilin der tegenover het openingeinde voor het zodoende afzonderlijk waarnemen van de eerste en tweede stralingen, waardoor de oppervlaktetemperatuur van het voorwerp wordt vastgesteld door de waarden, die het gevolg zijn van de waarneming van de eerste en tweede stralin-20 gen.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin:

Fig.1 schematisch een gebruikelijke stralingstemperatuermeet-inrichting toont; 25 Fig.2 schematisch een uitvoeringsvorm toont van de inrich ting voor het meten van oppervlaktetemperatuur;

Fig.2A een bovenaanzicht is van de schermplaat in fig.2;

Fig.3 een andere uitvoeringsvorm toont;

Fig.4 een doorsnede toont van een gedeelte van de schermcilin-30 der, waaraan de stralingsthermometer in de uitvoeringsvorm van fig.2 of fig.3 is gemonteerd;

Fig.5 nog een andere uitvoeringsvorm toont;

Fig.5A een blokschema toont van het rekenkundig bewerkings-stelsel voor de uitgang van een enkele aftastradiometer; en 35 Fig.6 een andere uitvoering-’toont van de aftastradiometer, ......... 81 0 3 4 9 9 ..........- ............................ ......

- 5 - * gebruikt bij de uitvoeringsvorm van fig.5.

Voorafgaande aan de beschrijving van enkele uitvoeringsvormen wordt eerst in het kort aan de hand van fig.1 de constructie beschreven van een gebruikelijke inrichting. Volgens fig.1 wordt een plaat 15 1 verwarmd door stralingswarmte vanaf de binnenwand van de oven, waarbij hij wordt getransporteerd in de richting loodrecht op de tekening in de verwarmingsoven 2. Een stralingsthermometer 4 is gemonteerd aan de bovenwand van de oven voor het zodoende ontvangen van de stralingsenergie vanaf de plaat 1, die wordt getransporteerd, 10 en bevat een transductor 4b voor het omzetten van de ontvangen stra lingsenergie in een elektrisch signaal, en een optisch stelsel 4a voor het convergeren van de stralingsenergie vanaf de plaat op de transductor 4b, Een warmtebestendige schermcilinder B is aangebracht volgens de hartlijn van de straling, die gaat vanaf de plaat 15 1 naar de stralingsthermometer 4, opdat de stralingsruis vanuit de omgeving niet direct op de stralingsthermometer 4 wordt geprojecteerd. Met de constructie van de gebruikelijke temperatuurmeetinrich-ting gaat de stralingsruis vanuit de omgeving om verschillende redenen de cilinder S binnen voor het bereiken van de stralingsthermo-20 meter 4. Omdat het invallende ruisniveau in het algemeen niet sta biel is, wordt een onbepaalde fout veroorzaakt in de temperatuurme-ting.

De uitvinding beoogt de bronnen van de onzekere fouten te verwijderen. Een uitvoeringsvorm voor dit doel is weergegeven in 25 fig.2.

Omdat het bij de hiervoor beschreven temperatuurmeetinrich-ting moeilijk is te.voorkomen dat de stralingsruis vanuit de omgeving wordt uitgestraald naar de stralingsthermometer, is de uitvinding gegrond op het beginsel, dat de onzekere stralingsruis wordt 30 gemaskeerd door een vergelijkingsruisbron met een straling, waarvan het niveau in haofdzaak vaststelbaar is, waarbij de stralingsthermometer wordt onderworpen aan de gevolgen van de vergelijkingsruisbron in plaats van die van de onbepaalde stralingsruis. Dit beginsel is beschreven in het Japanse octrooisohrift 63469/1979. Oit 35 beginsel wordt hierna beschreven aan de hand van de uitvoeringsvorm 8103499 • \ 1 ' .

• i - 6 - van fig.2, waarbij, gelijke elementen, overeenkomende met die in fig.1, zijn aangegeven door dezelfde verwijzingscijfers. De scherm-cilinder 6 heeft een schijfvormige schermplaat 8 met een opening 10, zoals weergegeven in.fig.2A, gemonteerd aan zijn onderste opening-5 gedeelte tegenover de plaat 1 en op een afstand H evenwijdig daar aan. De schermcilinder 6 heeft ook stralingsthermometers 14 en 24, gemonteerd aan zijn bovenste gedeelte. De stralingsthermometer 14 bevindt zich op een plaats voor het ontvangen van een straling 16 vanaf een binnenoppervlak 12 van de schermplaat 8, waarbij de stra-10 lingsthermometer 24 een straling 26 ontvangt vanaf de plaat door de opening 10 van de schermplaat 8. De in de stralingstemperatuur-meting optredende temperatuurfout is een functie van de golflengte en de door de stralingsthermometer waargenomen temperatuur, en is evenredig aan de waargenomen golflengte. Derhalve is het wenselijk 15 de door de stralingsthermometer waargenomen golflengte zo kort moge lijk te maken, waarbij b.v. λ * 0,65 ym. Wanneer de meettemperatuur op de hoogte ligt van 1QQ0°C, is de voornoemde golflengte voldoende voor het geven van een bevredigende gevoeligheid in de meting. De uitstraling £^ van de plaat 1 in het hiervoor vermelde golflengte-20 bereik is ongeveer 0,85 met een kleine schommeling. Hoewel de omge vingstemperatuur Tg in de verwarmingsoven 2 hoger ligt dan de temperatuur van de plaat 1, en gewoonlijk sterk veranderlijk is in afhankelijkheid van de verhittingsomstandigheden, wordt de in het inwendige van de schermcilinder 6 binnengaande stralingsenergie tot 25 een verwaarloosbare mate verminderd dank zij de schermplaat 8. Het oppervlak van de schermplaat 8 tegenover de plaat 1 dient als de i voornoemde vergelijkingsruisbron. De schermcilinder 6 en de schermplaat 8 zijn gemaakt van een goed warmtebestendig materiaal, dat voldoende is voor het weerstaan van een hogere temperatuur dan die 30 van de plaat 1, omdat Zij noodzakelijkerwijze in de oven worden ver warmd. Siliciumcarbide SiC kan b.v. worden gebruikt voor het materiaal omdat het warratebestendigheid heeft bij hogere temperaturen dan 1400°C, een grote warmtegeleidbaarheid, soortgelijk aan koolstof, een kleine thermische uitzettingscoëfficiënt en bewerkbaar is bij 35 het machinaal bewerken. De uitstraling van de cilinder 6 en de plaat 8103499" ~~ ΐ * - 7 - 8 is ongeveer 0,8, zoals algemeen bekend, maar kan worden verhoogd tot ongeveer 0,85 door het ruwen van hun oppervlakken.

□e temperatuur en uitstraling van de plaat 1 worden resp. vertegenwoordigd door en en die van de schermplaat 8 door 5 rasp. T2 en ^ . De binnenwanden van de oven worden geacht een zwartlichaamholte te verschaffen op een temperatuur van Tg.

De straal van de schermplaat 8 wordt aangenomen op R en de afstand daarvan tot de plaat op H. De werkzame stralingsenergie Gi Ci = 1, 2, 3] per oppervlakte-eenheid vanaf de oppervlakken van de 10 plaat en de vergelijkingsruisbron, die worden beschouwd als diffu se terugkaatsoppervlakken, wordt in zijn algemeenheid gegeven door Gi * ^i . Eb (Ti) + (1 - £i) Gk . Fik (1) waarin

Eb(Ti): stralingsenergie vanaf het zwarte lichaam op de temperatuur 15 Ti

Fik: geometriecoëfficiënt, die de verhouding aangeeft van de straling, aangekomen vanaf het oppervlak i op het oppervlak k CFjj = 0, j = 1,2)

Indien de vergelijking (1) wordt toegepast bij het geval van fig.2, 20 worden de vdgende uitdrukkingen verkregen: G1 *1 - EbtV * C1 - *1)!G2F12 * Vu1 t2) E2 * *2 · atV * C1 - €2ltGlF21 * G3F23’ (3)

Gg = Eb(Tg) (4)

Herschrijving van de vergelijkingen (2) - (4) voor G. geeft: £1 G1 = 1 - (1 - ^)(1 - é23F12F2i * EbCTl] + (1 ~ ^) ^2^12 1 - Cl - f1)(l - é23F12F21 ’ + 30 [1-νίΡ13 * “-g2)F23] 1 - Cl - €‘1][1 - ^2)F12F21 * EbCV C5]

De G^ in de vergelijking (5) toont de waargenomen waarde aan, gemeten met de stralingsthermometer 24, waarbij de eerste uitdrukking aan de rechterzijde van de vergelijking de schijnbare straling is 35 vanaf de plaat, de tweede uitdrukking verband houdt met de ruisstra- 8103499 i ‘ .- 8 - t ling vanaf de vergelijkingsruisbron en de derde uitdrukking met de van de strooistraling uit de omgeving afhankelijke ruiscomponent.

- De vergelijking C5] kan worden herschreven als: G1 *£a . Eb(T^) + Ta . Eb(T2D + ?. EbCTg) (6) 5· waarin 1 - tl -^1(1 - 2)F12F21 t7) V- 11 " £l' 2F12 °*1- U ‘ £1JU:" t2JF12F21 tB1 10 » 11-^Ks * *-sz»zn m 1 - Cl Cl' -£23F12F21 F12 * F21 I * (W,Z -V f2 - Φ2] - ' 110) ;15 'F13 F23 1 - F12 (U) 1Ξ Indien in de vergelijking (6) zeer klein kan worden gemaakt in vergelijking met £a, Ta, kan de- derde uitdrukking aan de rechterzijde worden verwaarloosd. De temperatuur van de plaat kan dus worden vastgesteld door de volgende vergelijking: 20 EbCV = ΎΖ [G1 " ’ EbCT2i ] C12)

De nauwkeurigheid van de vergelijking Cll3 kan gemakkelijk als volgt worden begrepen. Omdat F^ + F^2 + F^g = 1 en F^ = 0 in het model van fig.2, kan worden voldaan aan de vergelijking F ^ 1 - F^. Indien bovendien het gebied van de schermplaat 8 voldoende groot 25 wordt gemaakt, is het gebied van het openinggedeelte 10 verwaarloos baar en kan de onderlinge, terugkaatsing worden geacht op te treden tussen de schijven met de straal R en de afstand H daartussen. De nauwkeurigheid van F^2 = F^ van de vergelijking CIO) kan dus eveneens gemakkelijk worden begrepen.

30 In de vergelijking (12) is £a de functie van de uitstralin gen £^ en £2 van de plaat 1 en de scheimplaat 8, en wordt hij geacht een bekende waarde te hebben, omdat ^ = ^2 | 0,85, zoals hiervoor beschreven. De andere coëfficiënten, de afmeting van de schermplaat en de afstand H tussen de schermplaat en de plaat, kun- 35 nen als bekende waarden worden geacht, bepaald door de uitvoering 81 0 3 4 9 9 ‘ - “ ♦ - 9 - van de inrichting. Derhalve Kan EbCTj) en derhalve de plaattempera-tuur T.j werden vastgesteld uit en EbCÏ2). De EbCT2) Komt avereen met de stralingsenergie G2 vanaf de schermplaat 8, omdat het door de schermplaat 8 en de schermcilinder B omgeven gebied als een 5 zwartlichaamaven wordt beschouwd. Bij de uitvoeringsvorm van fig.2 wordt de stralingsenergie waargenomen door de stralingsthermometer 14. In dit geval heeft de vergelijking C12) tot gevolg:

EblV CG1 “ ^aG2] Cl3]

Overeenkomstig het onderhavige beginsel worden voor het veria der verminderen van het gevolg van de van de strooistraling afhanke lijke ruiscomponent vanaf de binnenwand van de oven als de ruisbron,, twee tegenmaatregelen beschouwd:

Cl) De verhouding van H/R wordt zo klein mogelijk gemaakt, d.w.z.

. dat van de schermplaat 8 als de vergelijkingsruisbron de straal 15 groot wordt gemaakt en dat hij zo dicht mogelijk bij de plaat 1 wordt geplaatst. Dit is werkzaam voor het vergroten van het gebied van de schermplaat en het verkleinen van de hoogte van de mond, waardoor de strooiruis binnenkomt voor het zodoende afsluiten van de .strooiruis. Dit komt overeen met het dicht bij 1 maken van F^2 in 20 de vergelijking CIO). Wanneer alle geometriecoëfficiënten in de vergelijking C9) worden uitgedrukt door overeenkomstig de vergelijking C113 en dan alle coëfficiënten F12 in de vergelijking dicht bij 1 worden gemaakt, is het duidelijk, dat ^ afneemt. Indien de waarde van H zeer klein wordt gemaakt, kan dit een moeilijkheid 25 veroorzaken bij het hanteren van de plaat, maar geen verstoring van de plaattemperatuur, zoals een verstoring door koeling, zelfs niet indien de vergelijkingsruisbron zich dicht bij de plaat bevindt, omdat hij op een hoge temperatuur wordt gehouden, die verenigbaar is met die van de plaat 1.

30 C2) De uitstraling ^ van de vergelijkingsruisbron wordt dicht bij 1,0 gemaakt. Dit heeft meetbaar een verhoging tot gevolg Van de absorptie van de strooiruiscomponent door de schermplaat 8 en derhalve een vermindering van het gevolg van de strooiruiscomponent.

Indien ^ in de vergelijking C9) dicht bij 1 wordt gemaakt, neemt 35 de teller af en de noemer toe met als gevolg een verkleining van ?.

“· 8103499 ί !π......... " " ~"π Γ 1 ν __ "" - '·' ' : - 10 -·# ’ * *

Teneinde de plaattemperatuur b.v. vast te stellen uit de vergelijking (13), worden de waarden G^ en.G2, gemeten door de stralingsthermometers 24 en 14 omgezet in digitale waarden door analoog-naar-digitaal (A/D) omzetters 30 en 28, waarna de berekening 5 van de vergelijking (13) wordt uitgevoerd door. een rekenkundige eenheid 32 voor EbiT^). Omdat de gebruikte stralingsthermometer een natuurlijk verband heeft tussen en Eb(T,j) in afhankelijkheid van de golflengte voor het detectorelement en de zeef, kan de gemak-; kelijk worden bepaald door de grafiek van het verband. Als alterna-1Q tief worden, de waarden van T^. voor verschillende waarden van EbiT^), vastgesteld op grond van het verband tussen Eb(T^) en T^, vooraf opgeslagen in een geheugenkaart,, verschaft in de rekenkundige eenheid 32, en wordt, de waarde van direct vastgesteüld door de rekenkundige eenheid.

15 Fig.3 toont een andere uitvoeringsvorm, waarin gelijke ele menten, overeenkomende met die van fig,2, zijn"aangegeven door dezelfde verwijzingscijfers. Bij deze uitvoeringsvorm is een scherm-plaat 47 met een opening 40 aangebracht in de cilinder B voor het verdelen v,an het inwendige van de schermcilinder 6 in twee delen, 20 t.w. BF^ en BF2· Het binnenoppervlak van de schermcilinder 6 en het oppervlak van de schermplaat 47 zijn zwart gemaakt en geruwd, en de verhouding L/D van de lengte L tot de diameter □ van elk deel is gekozen op 1 : 5 of meer, zodat de delen BF^ en BF2, zoals wenselijk, voldoen aan de omstandigheden voor de zwartlichaamoven.

25 Bovendien is de afstand H tussen het onderste einde van de scherm cilinder 6 en de plaat 1 voldoende klein gemaakt voor het afsluiten van de stralingsruis vanaf de ovenwand in de.-.cilinder 6.

Fig.4 toont een voorbeeld van de manier waarop.de schermcilinder 6 is aangebracht in de oven, en de radiometers 14 en 24 zijn 30 gemonteerd. Een koelcilinder 50 is bevestigd aan de bovenkant van de cilinder 6 en steekt uit vanaf de oven 2. Een afsluitmateriaal 52 dient voor het voorkomen van het uit de oven 2 lekken van de atmosfeer. De verwijzingscijfers 54 en 55 vertegenwoordigen toevoeren afvoerpijpen voor koelwater, en 58 een huis, dat de radiometers 35 14 en 24 bevat, en is voorzien van daaraan gemonteerde toevoer- en afvoerpijpen 60 en 62 en een spoelgastoevoerpijp 64. Het verwijzings- 81 0 3 4 9 9 "" - 11 - cijfer 66 geeft een zeef aan, 68 een spoelgastoevoerpijp voor het schoonhouden van het oppervlak van de zeef 66, en 70 een onderdeel van de aandrijfinrichting voor het omhoog en omlaag bewegen van de* schermcilinder 6 voor het instellen van de H in afhankelijkheid 5 van de afmeting van de plaat.

Wanneer de schermcilinder 6 wordt verwarmd door een hoge-temperatuuratmosfeer in de oven 2, die is voorzien van de onderdelen, zoals hiervoor beschreven, kan de schermcilinder worden ingesteld voor het verschaffen van een kleine afstand H vanaf de plaat 10 1, waarvan de temperatuur moet worden gemeten, en kunnen twee stra lingsenergieën en G^ stabiel worden waargenomen zonder het uit de oven lekken van de atmosfeer.

Fig.5 toont nog een andere uitvoeringsvorm, waarbij een enkele aftastradiometer wordt gebruikt voor het rfwisselend meten van de 15 stralingsenergie G^vanaf de plaat 1, en de stralingsenergie G2 van af de vergelijkingsstralingsbron. De aftastradiometer 14 kan zwaai-baar zijn gemonteerd tussen de door een getrokken en een onderbroken lijn weergegeven standen, zoals b.v. afgebeeld in fig.5, en met een gelijkblijvende periode heen en weer worden bewogen door een aan-20 drijfregelinrichting 27.

Er worden verschillende soorten aftastradiometers gebruikt. Hoewel de draaibaar heen en weer beweegbare radiometer wordt gebruikt bij de uitvoeringsvorm van fig.5, kan een horizontaal heen en weer beweegbare radiometer worden gebruikt voor het bewegen tus-25 sen standen, die overeenkomen met de standen, waarin de radiometers 14 en 24 zich bevinden bij de uitvoeringsvorm van fig.2. Ook kan een radiometer met toepassing van spiegelterugkaatsing worden gebruikt, zoals weergegeven in fig.6. D.w.z. dat een terugkaatsspie-gel 36 draaibaar is gemonteerd tussen de door een getrokken en een 30 onderbroken lijn weergegeven standen, en de radiometer 14 is vast gezet. De terugkaatsspiegel 36 kaatst in de getrokken lijnstand de straling G^ terug naar de radiometer 14, en kaatst in de onderbroken lijnstand de straling G2 terug naar de radiometer 14.

Omdat bovendien een enkele aftastradiometer, zoals beschre-35 ven, de stralingen G^ en G2 waarneemt , is er geen,meetfout, die 8103469 - 12 - zou optreden als gevolg van het verschil tussen de eigenschappen van twee radiometers, indien gebruikt voor het waarnemen van de twee stralingen.

i

De uitgang van de radiometer 14 kan rekenkundig worden- be-: 5. werkt door een gebruikelijk rekenkundig stelsel. Het blokschéma van fig.5A toont een voorbeeld van het gebruikelijke rekenkundige stelsel, dat kan worden toegepast voor elk der gevallen van'de fig.5 en 6.

De door de radiometer 14 waargenomen stralingsenergie wordt 10 omgezet in elektrische signalen en door resp.. bemonster- en houdketens 33 en 34, waaraan bemonsterimpulsen 0^ en 02 warden ge- . leverd vanaf de aandrijfregelinrichting 27 in synchronisatie met het heen en weer zwaaien van de in. fig.5 weergegeven radiometer of het heen en weer aftasten van de in fig.6 weergegeven terugkaatsspiegel 15 35* De signalen G^ en G2 worden dan omgezet in digitale signalen door resp. de A/D-omzetters 28 en 30. Het signaal G2 wordt verder vermenigvuldigd met JT a in een vermenigvuldiger 35 om IT a . G2 te worden, hetgeen wordt gelegd aan een aftrekker 37 samen met het signaal G^ De aftrekker 37 wekt dus - ï* a . op, hetgeen dan 20 door £a wordt gedeeld in een deler 38. Het uitgangssignaal van de deler 38 wordt uitgedrukt door Eb(T^) = (G^ - jTa . G2), het geen omgekeerd kan worden omgezet voor het_vaststellen van de temperatuur Tj van een te meten voorwerp, vanuit een kenmerkende kromme of gegeven van en Eb CT^).

25 De gevraagde inrichting, zoals hiervoor beschreven, kan zon der aanraking doorlopend de temperatuur met grote nauwkeurigheid meten en heeft verschillende andere voordelen.

Het beginsel van de uitvinding is zeer eenvoudig en duidelijk om zonder meer te worden begrepen, waarbij de gevraagde inrich-30 ting praktisch op dit gebied kan warden taegepast.

Omdat bovendien de uitgangen G^ en G2 van de stralingsthermo-meter overeenkomstig een eenvoudige rekenkundige vergelijking C121 kunnen worden bewerkt , kan het zonder vertraging bewerken worden uitgevoerd door een eenvoudig stelsel.

35 Verder kan de waarneemgolflengte worden verkort, waarbij een 81 0 3 4 9 9 - — ' - η - 13 - goedkope siliciumfotoëlektrisohe transductor kan- worden gebruikt als sensor voor de thermometer.

Hoewel de temperatuur T2 van de vergelijkingsruisbron wordt bereikt door het natuurlijke verwarmen in de oven,'zoals hiervoor 5 beschreven, kan bovendien-de vergelijkingsruisbron zelf positief worden verwarmd door de inwendige verwarming of ±n temperatuur worden geregeld voor het op een bekende temperatuur houden daarvan.

Hoewel siliciumcarbide wordt gebruikt voor het materiaal van de schermplaat als de vergelijkingsruisbron, kan b.v. aluminiumoxy-10 de of warmtebestendig staal eveneens worden gebruikt.

Hoewel de plaatverwarmingsoven voor toepassing van de uitvinding hiervoor gedetailleerd is beschreven, kunnen andere hoge-tempe-ratuurovens dan voor het verwarmen van een plaat, natuurlijk eveneens worden gebruikt.

15 Bovendien is het duidelijk, dat de uitvinding kan worden toe gepast bij de meting van een betrekkelijk lage temperatuur van een ander voorwerp dan de plaat, b.v. koud gewalste staalplaat of roestvrij staalplaat. In dit geval is het echter moeilijk de Si-cel te gebruiken bezien vanuit het gezichtspunt van het waarneemvermogen, 20 en is het dus nodig een waameemelement te gebruiken voor een lange re golflengte, b.v. Ge, PbS, PbSe of thermistor-bolometer.

8103499

Claims

1. Inrichting voor het meten van oppervlaktetemperatuur, gekenmerkt door een schermcilinder, aangebracht tegenover een voorwerp waarvan de temperatuur moet worden- gemeten, in een oven, welke ci- . linder aan zijn zijde tegenover het voorwerp is voorzien van een 5 openingeinde, dat de doorgang mogelijk maakt van een eerste stra ling, uitgestraald in afhankelijkheid van de temperatuur van het voorwerp, verder door een vergelijkingsstralingsbron, aangebracht in de schermcilinder voor het maskeren van het gevolg van een stra-lingsruis, opgewekt in afhankelijkheid van de hoge-temperatuuratmos-in feer in de oven en voor het opwekken van een tweede straling, waar van het niveau in hoofdzaak vaststelbaar is, en door stralingwaar-neemmiddelen, aangebracht bij het andere einde van de schermcilinder tegenover het. openingeinde voor het zodoende afzonderlijk waarnemen van de eerste en tweede stralingen, waardoor de oppervlakte-15 temperatuur van het voorwerp wordt vastgesteld door de waarden als gevolg van de waarneming van de eerste en tweede stralingen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stralingwaarneemmiddelen een aftastradiometer bevatten voor het afwisselend waarnemen van de eerste en tweede stralingen.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stra- ZO lingwaarneemmiddelen een eerste radiometer bevatten voor het waar nemen van de eerste straling, en een tweede radiometer voor het waarnemen van de tweede straling.

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vergelijkingsstralingsbron is vastgezet aan het ope- 25 ningeinde van de schermcilinder, en een schermplaat. bevat, die zich in hoofdzaak evenwijdig, aan het oppervlak van het voorwerp uitstrekt en is voorzien van een opening voor het doorlaten van de eerste straling bij een gedeelte voor het sluiten van het openingeinde.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de 30 tweede straling een straling is, opgewekt vanaf het binnenoppervlak van het gedeelte van de schermplaat voor het sluiten van het ope- 81 0 3 4 99 ...................................................................... i . ;-,......... ....—---- *·». - 15 - ningeinde van de schermcilinder. \

6. Inrichting volgens een der conclusies 1-3, met het Kenmerk, dat de vergelijkingsstralingsbron een schermplaat bevat, aangebracht voor het verdelen van het inwendige van de schermcilinder in een 5. eerste gedeelte, dat het openingeinde bevat, en een tweede gedeelte, dat het tegenoverliggende einde bevat, waarbij de schermplaat is voorzien van een opening voor de doorgang van de eerste straling.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het Kenmerk, dat de tweede straling een straling is, opgewekt vanaf het binnenoppervlak van 10 de schermplaat aan de zijde van het tweede gedeelte van de scherm cilinder. · 8103499