RU1803748C - Устройство дл измерени потока лучистой энергии - Google Patents
Устройство дл измерени потока лучистой энергииInfo
- Publication number
- RU1803748C RU1803748C SU904873990A SU4873990A RU1803748C RU 1803748 C RU1803748 C RU 1803748C SU 904873990 A SU904873990 A SU 904873990A SU 4873990 A SU4873990 A SU 4873990A RU 1803748 C RU1803748 C RU 1803748C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- switch
- flux
- radiant energy
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Использование: в ИК-спектроскопии, радиационной пирометрии. Сущность: в устройство введен блок градуировки, охваченный обратной св зью, что не требует благодар эффекту Пельтье контролировать абсолютное значение потока энергии от базового излучател . Т ил.
Description
Изобретение относитс к области ИК- спектроскопии, радиационной пирометрии и может быть использовано в спектральной технике, в устройствах контрол и измерени потока лучистой энергии, в частности, измерени температуры нагретых объектов по излучению и вл етс усовершенствованием известного устройства.
Дл отделени полезного сигнала термо- . ЭДС от разности потенциалов, возникающей в результате пропускани компенсирующего тока через чувствительный элемент приемника излучени , и дл того, чтобы исключить шунтирование входа усилител выходом генератора тока, чувствительный элемент включен в одно из плеч сбалансированного моста.
Недостатком такого устройства вл етс то, что оно имеет высокую погрешность измерений потока лучистой энергии в пределах 10% и св зано с трудоемким процессом градуировки термоэлектрического приемника излучени .
Высока погрешность измерений обусловлена тем, что известное устройство не позвол ет учитывать все причины погрешности , Ибо при регистрации потока лучистой энергии измер етс только один параметр
(величина компенсирующего тока) из всех па- раметров реально отражающих термодинамические процессы в термоэлементе, Во-первых, не учитываетс мощность, выдел ема на электрическом сопротивлении термоэлемента, котора обуславливает параболическую зависимость количества тепла , поглощаемого на епа х термоэлемента в результате эффекта Пельтье, от величины компенсирующего тока. Во-вторых, не принимаетс во внимание температурные зависимости коэффициента Пельтье, коэффициента термрЭДС и сопротивлени термоэлемента, а также временную нестабильность свойств термоэлектрического материала чувствительного элемента приемника излучени . В реальных услови х эксплуатации рабоча температура термоэлектрического приемника излучени измен етс в широком диапазоне в зависимости от температуры окружающей среды. При этом величина коэффициента Пельтье (аТ) существенно измен етс и вносит в измерени потока лучистой энергии большие погрешности. Поэтому чувствительный элемент известного устройства об зательно должен градуироватьс дл большого р да значений его рабочих температур с шагом не более
00
о
Сл VJ
4 00
одного градуса. Это следует из анализа выражени дл максимального количества тепла, обусловленного эффектом Пельтье в экстремуме функции (1)
Qr
МЈ
2RT
(2)
Так, при изменении рабочей температуры приемника излучени на 30°, 15°, 5°, 1° погрешность измерени Qmax соответственно составит 20%, 10%, 3,3% и 0,66%. При этом градуировка становитс трудоемким процессом и проводитс с применением дорогосто щих и сложных метрологических средств измерени . Таким образом, измерение потока лучистой энергии известным устройством низкой погрешностью невозможно без использовани системы стабилизации его рабочей температуры, что лишает это устройство основного преимущества - отсутствие теплообмена с окружающей средой.
Целью изобретени вл етс уменьшение погрешности измерений потока лучистой энергии и упрощение процесса градуировки термоэлектрического приемника излучени .
Это достигаетс тем, что в устройство дл измерени потока лучистой энергии введены двухпозиционный переключатель, содержащий вход и два выхода, и блок градуировки , содержащий прибор измерени электрического сопротивлени , вход которого включен на термоэлектрического приемника излучени , первый и второй нормально замкнутые ключи, включатель и базовый излучатель энергии, вход которого через первый нормально замкнутый ключ и включатель соединен с выходом источника тока, при этом выход второго нормально замкнутого ключа соединен с входом фазо- чувствительного исполнительного механизма , выход которого включен на вход генератора тока последовательно соединенного с измерительным прибором и термоэлектрическим приемником излучени , .выход которого включен на вход усилител тока, причем вход двухпоэиционного переключател соединен с выходом усилител тока, один выход переключател соединен с входом фазочувствительного исполнительного механизма, а другой выход параллельно соединен с входом второго нормально замкнутого ключа и с входами обмоток выключени первого и второго нормально замкнутых ключей.
Предлагаемое устройство позвол ет измер ть оптимальный ток компенсации (I0),
соответствующий экстремуму функции (1). а с учетом известного соотношени
i Т lo -R7
и коэффициент Пельтье аТ, сопротивление термоэлемента RT и компенсирующий ток I, которые определ ют величину потока лучистой энергии при полном контроле всех термодинамических процессов, протекающих в термоэлементе при прохождении через него компенсирующего тока. В данном случае поток лучистой энергии определ етс по формуле
GHoRrl1
I2RT
(3)
Предельна погрешность измерений
потока лучистой энергии предлагаемым устройством определ етс только суммарной
погрешностью средств измерени величин
RT, lo и I, ибо остальные погрешности измерени корректируютс благодар контролю указанных параметров при работе этого устройства в режимах градуировки и измерени . На чертеже представлена структурна схема предлагаемого устройства. В состав
данного устройства (см. чертеж) вход т: цепь измерени и блок градуировки.
Цепь измерени состоит из термоэлектрического приемника 1, усилител тока 2, фазочувствительного исполнительного механизма 3, генератора тока 4, измерительного прибора 5, последовательно соединенных двухпозиционным переключателем 6, включением его входа с выходом И при работе предлагаемого устройства в режиме измерени .
Блок градуировки содержит прибор измерени электрического сопротивлени 7, вход которого включен на выход термоэлектрического приемника излучени 1,базовый
излучатель энергии 8, вход которого соединен через первый нормально замкнутый ключ 9 и выключатель 10с выходом источника тока 11, и второй нормально замкнутый ключ 12. При этом выход второго нормально
замкнутого ключа 12 соединен с входом фазочувствительного исполнительного механизма 3, выход которого включен на вход генератора тока 4, последовательно соединенного с измерительным прибором 5 и термоэлектрическим приемником излучени 1, выход которого включен на вход усилител тока 2, причем вход второго нормально замкнутого ключа 12 и входы обмоток выключени первого и второго нормально замкнутых
ключей 9 и 12 параллельно соединены с выходом усилител тока 2 двухпозицион- ным переключателем 6, включением его входа с выходом К при работе предлагаемого устройства в режиме градуировки.
Устройство (см. чертеж) работает в двух режимах: режим градуировки и режим измерений . Режим работы устанавливаетс вручную двухпозиционным переключателем 6 (положение К - градуировка, положение И - измерение).
Предлагаемое устройство работает в. следующей последовательности.
Сначала при отсутствии облучени приемной площадки термоэлектрического приемника излучени 1 прибором 7 измер етс его электрическое сопротивление.
Затем двухпозиционный переключатель 6 переводитс в положение К и включаетс включатель 10. После этого устройство работает в режиме градуировки. В данном случае на вход базового излучател энергии 8 подаетс напр жение от источника тока 11 через включатель 10 и первый нормально замкнутый ключ 9. Второй нормально замкнутый ключ 12, выход которого включен на вхсД фазочувствительного исполнительного механизма 3, а вход ключа 12 соединен с выходом усилител тока 2 через двухпозиционный ключ б, обеспечивает работу предлагаемого устройства в режиме градуировки следующим образом.
Поток энергии, падающий от базового излучател 8 и возрастающий по величине во времени, вызывает нагрев приемной площадки термоэлектрического приемника излучени 1 и по вление на входе и выходе усилител тока 2 сигнала положительной пол рности , включающего через двухпозиционный переключатель 6 и второй нормально замкнутый ключ 12 фазочувствительный исполнительный механизм 3, управл ющий генератором тока 4, с выхода которого через термоэлектрический приемник излучени 1 пропускаетс ток, возрастающий по величине во времени. При этом в каждый момент времени, благодар включенной отрицательной обратной св зи, обеспечиваетс полна , вплоть до экстремума функции (1), сбалансированность потока лучистой энергии, падающего от базового излучател 7, количеством тепла, поглощаемым на спа х термоэлемента в результате эффекта Пельтье.
Врем градуировки термоэлектрического приемника излучени 1 зависит от скорости нагрева базового излучател энергии 8, котора определ етс его мощностью и теплоемкостью и ограничиваетс возможностью фазочувствительного исполнительного механизма 3 обеспечивать
стопроцентную отрицательную обратную св зь в результате эффекта Пельтье. Однако при работе данного устройства в режиме градуировки, величина lo может быть эаре- гистрирована только в случае превышени потока энергии от базового излучател 8 над максимальным количеством тепла, обусловленным эффектом Пельтье и предварительно оцениваемым по формуле (2), использу
0 справочные данные или данные измерений коэффициента термоЭДС и электропроводности материала термоэлемента.
Как только величина компенсирующего тока достигнет значени 0 нарушаетс сба5 лансированность между потоком энергии от базового излучател энергии 8 и количеством тепла, обусловленного эффектом Пельтье. При этом приемна площадка нагреваетс , и на выходе термоэлектрического
0 приемника 1 по вл етс сигнал положительной пол рности. Этот сигнал, усиленный усилителем 2 синхронно подаетс на обмотки отключени первого и второго нормально замкнутых ключей 9 и 12. В результате этого
5 отключаетс базовый излучатель энергии 8 от источника тока 11. а фазочувствительный исполнительный механизм 3 - от генератора тока 4. В этот момент измерительным прибором 5 регистрируетс величина тока, со0 ответствующа значению 0.
После градуировки термоэлектрического приемника 1, переключатель б переводитс в положение И, при котором устройство работает в режиме измерени . При этом, последовательность его работы соответствует последовательности работы известного устройства. В результате измер етс величина компенсирующего тока (I),
0 при которой измер емый поток лучистой энергии сбалансирован количеством тепла, обусловленным эффектом Пельтье. Подставл замеренные значени RT, I0 и I в выражение (3), находим величину потока из5 лучени .
Использование новых элементов в устройстве , а именно: двухпозиционного переключател и блока градуировки позвол ет контролировать все параметры (a T, RT и I)
0 термодинамических процессов, реально протекающих в термоэлементе, и снизить таким образом погрешности измерений потока лучистой энергии до величины суммарной погрешности средств измерени
5 величин RT, 0.и I в пределах 1,0%.
Кроме того, значительно упрощаетс процесс градуировки термоэлектрического приемника излучени , который проводитс без сложного метрологического обеспечени .
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и Устройство дл измерени потока лучистой энергии, включающее в себ последовательно соединенные термоэлектрический приемник излучени и усилитель, фазочув- ствительный исполнительный механизм, генератор тока и измерительный прибор, о т- пинающеес тем, что, с целью повышени точности, оно дополнительно содержит двухпозиционный переключатель и блок градуировки, включающий в себ прибор измерени электрического сопротивлени , вход которого подключен к выходу термоэлектрического приемника излучени , пер0
вый и второй нормально замкнутые ключи, выключатель и базовый излучатель, вход которого через первый нормально замкнутый ключ и включатель соединен с выходом источника тока, при этом выход второго нормально замкнутого ключа соединен с входом фазочувствительного исполнительного механизма, причем вход двухпозици- онного переключател соединен с выходом усилител тока, один выход- с фазочувстви- тельным механизмом, а второй - с входом второго нормально замкнутого ключа и с входами обмоток выключени первого и второго нормально замкнутых ключей.
Г
Ъ/юкградуироВки
Т
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904873990A RU1803748C (ru) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | Устройство дл измерени потока лучистой энергии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904873990A RU1803748C (ru) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | Устройство дл измерени потока лучистой энергии |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1803748C true RU1803748C (ru) | 1993-03-23 |
Family
ID=21540443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904873990A RU1803748C (ru) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | Устройство дл измерени потока лучистой энергии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1803748C (ru) |
-
1990
- 1990-10-15 RU SU904873990A patent/RU1803748C/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 682772, кл. G 01J 5/22, 1979. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3777568A (en) | D. c. electronic apparatus for ir radiation temperature measurement | |
US2837917A (en) | Radiation systems for measuring temperature | |
Tsai et al. | Pyroelectric infrared sensor-based thermometer for monitoring indoor objects | |
CA2219274A1 (en) | Method of calibrating a radiation thermometer | |
Bugbee et al. | Evaluation and modification of commercial infra-red transducers for leaf temperature measurement | |
GB2462293A (en) | A system and method for a temperature sensor using temperature balance | |
CN206321361U (zh) | 钨铼热电偶检定系统 | |
RU1803748C (ru) | Устройство дл измерени потока лучистой энергии | |
JPH0666639A (ja) | 赤外線温度計 | |
Fraden | The Development of Thermoscan® Instant Thermometer. | |
US3586970A (en) | Hot gas temperature sensor | |
US3519352A (en) | Null-system radiometer | |
JPS63286729A (ja) | サ−モパイル検出装置 | |
JP2021092487A (ja) | ガスセンサ | |
Freire et al. | Dynamic response of a feedback thermoresistive electrical substitution pyranometer | |
US4657384A (en) | Photoelectric device | |
US7591586B2 (en) | Method of temperature measurement and temperature-measuring device using the same | |
Tiffany | Introduction and review of pyroelectric detectors | |
SU682772A1 (ru) | Устройство дл измерени потока лучистой энергии | |
JPS634134B2 (ru) | ||
Tsai et al. | Implementation of remote temperature-measuring by using a thermopile for Wireless Sensor Network | |
JPS6117458Y2 (ru) | ||
Barron | Application design features for non-contact temperature measurement | |
JPH07324981A (ja) | 放射温度計 | |
SU609981A1 (ru) | Дифференциальный микрокалориметр |