RU2099674C1 - Method of measurement of object brightness temperature - Google Patents
Method of measurement of object brightness temperature Download PDFInfo
- Publication number
- RU2099674C1 RU2099674C1 RU96113418A RU96113418A RU2099674C1 RU 2099674 C1 RU2099674 C1 RU 2099674C1 RU 96113418 A RU96113418 A RU 96113418A RU 96113418 A RU96113418 A RU 96113418A RU 2099674 C1 RU2099674 C1 RU 2099674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filament
- brightness
- temperature
- current
- pyrometer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к яркостной пирометрии, и может быть использовано в пирометрических и тепловизионных системах на базе интегральных фотодиодных и ПЗС-камер. The invention relates to measuring equipment, namely to brightness pyrometry, and can be used in pyrometric and thermal imaging systems based on integrated photodiode and CCD cameras.
Известен способ измерения яркостной температуры объекта, когда температуру определяют по интенсивности излучения на заданной длине волны при помощи градуировочной характеристики пирометра, получаемой путем его калибровки по эталонному излучателю типа "черного тела" /1/. There is a method of measuring the brightness temperature of an object when the temperature is determined by the radiation intensity at a given wavelength using the calibration characteristics of the pyrometer obtained by calibrating it with a black body reference radiator / 1 /.
Недостатком способа является невысокая точность и необходимость проведения периодической рекалибровки пирометра ввиду отсутствия в приборе температурного эталона. The disadvantage of this method is the low accuracy and the need for periodic recalibration of the pyrometer due to the lack of a temperature standard in the device.
Наиболее близким к предлагаемому способу прототипом является способ измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити, когда яркость нити накала эталонной лампы пирометра сравнивают с яркостью объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркостей нити сравнения и объекта /1/. Closest to the proposed method, the prototype is a method for measuring the brightness temperature of an object by the method of disappearing filament, when the brightness of the filament of the pyrometer reference lamp is compared with the brightness of the object, the temperature of which is determined by the magnitude of the filament after equalizing the brightness of the comparison thread and the object / 1 /.
Недостатками данного способа является появление погрешностей из-за измерения характеристик эталонной лампы во времени, при ее эксплуатации в режиме постоянного накала, требуемого для визуального уравнивания яркостей, а также низкие функциональные возможности вследствие ограничения на размер и положения объекта в поле зрения пирометра из-за необходимости пространственного перекрытия изображения эталонной нити сравнения и объекта. The disadvantages of this method is the appearance of errors due to the measurement of the characteristics of the reference lamp in time, when it is used in a constant glow mode, required for visual equalization of brightness, as well as low functionality due to restrictions on the size and position of the object in the field of view of the pyrometer due to the need spatial overlap of the image of the reference thread of comparison and the object.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити путем сравнения яркостей нити эталонной лампы пирометра и объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркостей нити накала и объекта, ток накала на эталонную лампу подают только в режиме калибровки пирометра, и яркость объекта измерения регистрируют многоэлементным матричным или линейным фотоприемником, на часть фоточувствительных ячеек которого проецируют изображение нити эталонной лампы, ток накала которой в режиме калибровки изменяют по линейному закону, его значения последовательно нумеруют и запоминают в моменты приращения выходного сигнала указанного фотоприемника на заданную величину, а в режиме измерения температуру объекта определяют по запомненной величине тока накала, соответствующего значению выходного сигнала фотодатчика яркостного пирометра. The essence of the invention lies in the fact that in the method of measuring the brightness temperature of an object by the method of disappearing filament by comparing the brightness of the filament of the reference lamp of the pyrometer and the object, the temperature of which is determined by the magnitude of the filament after equalizing the brightness of the filament and the object, the filament current to the reference lamp is supplied only the pyrometer calibration mode, and the brightness of the measurement object is recorded with a multi-element matrix or linear photodetector, on which photos of the filament are projected onto a portion of the photosensitive cells a single lamp, the glow current of which in the calibration mode is changed linearly, its values are sequentially numbered and stored at the instants of increment of the output signal of the specified photodetector by a predetermined value, and in the measurement mode, the object temperature is determined by the stored value of the glow current corresponding to the value of the output signal of the brightness photosensor pyrometer.
Техническим результатом является увеличение точности определения яркостной температуры объекта и расширение технологических возможностей способа. Увеличение точности определения яркостной температуры объекта обеспечивается путем уменьшения влияния старения эталонной лампы пирометра в процессе эксплуатации за счет сокращения общего времени работы лампы, так как ток накала на нее подают только в режиме калибровки пирометра. The technical result is to increase the accuracy of determining the brightness temperature of the object and expand the technological capabilities of the method. An increase in the accuracy of determining the brightness temperature of an object is ensured by reducing the influence of aging of the pyrometer reference lamp during operation by reducing the total lamp operating time, since the filament current is supplied to it only in the pyrometer calibration mode.
Расширение технологических возможностей достигается за счет того, что объект может находиться в произвольном месте оптического поля зрения пирометра, так как яркость объекта регистрируют многоэлементным матричным или линейным фотоприемником и следовательно, отпадает необходимость в пространственном перекрытии изображения нити накала эталонной лампы пирометра и объекта в процессе сравнения их яркостей. The expansion of technological capabilities is achieved due to the fact that the object can be in an arbitrary place in the optical field of view of the pyrometer, since the brightness of the object is recorded by a multi-element matrix or linear photodetector and, therefore, there is no need for spatial overlap of the image of the filament of the pyrometer reference lamp and the object in the process of comparing them brightness.
Способ измерения температуры объекта осуществляется следующим образом. Яркость объекта измерения регистрируют многоэлементным матричным или линейным фотоприемником, на часть фоточувствительных ячеек которого проецируют изображение нити эталонной лампы, ток накала которой в режиме калибровки изменяют по линейному закону. Значения тока накала последовательно нумеруют и запоминают в моменты приращения на заданную величину выходного сигнала фотоприемника. Температуру объекта определяют при отсутствии тока накала эталонной лампы по запомненной величине тока накала, соответствующей градации текущего выходного сигнала многоэлементного матричного или линейного фотоприемника. The method of measuring the temperature of an object is as follows. The brightness of the measurement object is recorded by a multi-element matrix or linear photodetector, on the part of the photosensitive cells of which the image of the filament of the reference lamp is projected, the filament of which in the calibration mode is changed linearly. The values of the glow current are sequentially numbered and stored at incremental times by a given value of the output signal of the photodetector. The temperature of the object is determined in the absence of a filament current of the reference lamp from the stored value of the filament current, corresponding to the gradation of the current output signal of a multi-element matrix or linear photodetector.
На приведенном чертеже изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит оптическую систему объектива 1, проецирующую изображение объекта 2 в плоскость эталонной лампы накала 3 и через окулярную оптическую систему со светофильтром 4 на фоточувствительную поверхность многоэлементного фотоприемника со встроенной схемой опроса 5, выходной сигнал которого поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 6, а далее в виде цифрового кода подается на адресный вход 7 запоминающего устройства 8 и первый вход цифровой схемы сравнения 9, где второй вход соединен с выходом счетчика градаций яркости 10, на счетный вход которого подается сигнал с выхода схемы сравнения 9. Для выбора режимов измерения и калибровки служат переключатели 11 и 12 с двумя положениями 13, 14 и 15, 16 соответственно. Выход переключателя 11 соединен с входом разрешения записи или чтения 17 цифрового устройства 8. Выход переключателя 12 соединен с входом счетчика 10 и входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения 18, выход которого соединен через усилитель тока 19 с эталонной лампой 3 и через аналого-цифровой преобразователь 20 с входом записи данных 21 запоминающего устройства 8. Для отключения тока накала эталонной лампы в режиме измерения и отключения режима записи запоминающего устройства служит источник управляющего напряжения 22, выход которого подается на переключатели 11 и 12 в их положениях 13 и 15 соответственно. Для запуска устройства в режим калибровки служит формирователь одиночного импульса 23, выход которого соединен с входом 16 переключателя 12, а выход схемы сравнения 9 соединен с входом 14 переключателя 11. Для преобразования цифрового значения тока накала эталонной лампы в яркостную температуру служит табличный преобразователь кодов 24, соединенный с выходом чтения данных запоминающего устройства 8. The drawing shows a diagram of a device that implements the proposed method. The device comprises an optical system of the lens 1 projecting an image of an object 2 into the plane of a reference incandescent lamp 3 and through an ocular optical system with a light filter 4 onto the photosensitive surface of a multi-element photodetector with an integrated interrogation circuit 5, the output signal of which is input to an analog-to-digital converter 6, and then in the form of a digital code is fed to the address input 7 of the storage device 8 and the first input of the digital comparison circuit 9, where the second input is connected to the output of the brightness gradation counter 10, to the counting input of which a signal is output from the output of the comparison circuit 9. To select the measurement and calibration modes, use switches 11 and 12 with two positions 13, 14 and 15, 16, respectively. The output of the switch 11 is connected to the write or read permission input 17 of the digital device 8. The output of the switch 12 is connected to the input of the counter 10 and the start input of the ramp generator 18, the output of which is connected through a current amplifier 19 to a reference lamp 3 and through an analog-to-digital converter 20 with the data recording input 21 of the storage device 8. To turn off the filament current of the reference lamp in the measurement mode and turn off the recording mode of the storage device, the control voltage source 22, the output of which th is supplied to the switches 11 and 12 into their positions 13 and 15, respectively. To start the device in calibration mode, a single pulse generator 23 is used, the output of which is connected to the input 16 of the switch 12, and the output of the comparison circuit 9 is connected to the input 14 of the switch 11. To convert the digital value of the incandescent current of the reference lamp to the brightness temperature, use the tabular code converter 24, connected to the data reading output of the storage device 8.
Устройство работает следующим образом. В режиме калибровки переключателя 11 и 12 находятся в положении 14 и 16 соответственно, что обеспечивает управление режимом записи запоминающего устройства 8 и подачу импульса начального "сброса-запуска" на блок счетчиков градаций 9 и генератор линейно изменяющегося напряжения 18. Нить накала эталонной лампы 3 проецируется на область фотоячеек матричного фотоприемника 5, сигнал с которого поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 6, на выходе которого появляется цифровой код, соответствующий номеру градации яркости эталонной нити. При линейном законе изменения тока накала лампы 3, задаваемым генератором линейно изменяющегося напряжении 18, на выходах аналого-цифровых преобразователей 6 и 20 будут последовательно перебираться все возможные значения градаций яркости эталонной нити и значения градаций тока накала соответственно. Код на выходе преобразователя 6 определяет номер ячейки запоминающего устройства 8, в которую будет записываться значение градации тока накала с выхода преобразователя 20, которое будет соответствовать моменту увеличения градации яркости нити накала на одну единицу, что обеспечивается схемой, состоящей из счетчика градаций яркости 8 и цифровой схемы сравнения 9 следующим образом. Когда номер градации яркости эталонной нити увеличивается на единицу, схема сравнения 9 вырабатывает импульс, разрешающий запись в запоминающее устройство 8, и одновременно подает его на счетчик градаций яркости, после увеличения выходного значения которого на единицу, схема сравнения 7 переходит в исходное состояние и запрещает дальнейшую запись в запоминающее устройство 8 до следующего момента изменения градации яркости. Таким образом обеспечивается запись в запоминающее устройство значений токов накала, соответствующих последовательно изменяющейся яркости нити накала на заданную величину. The device operates as follows. In calibration mode, the switches 11 and 12 are in positions 14 and 16, respectively, which provides control of the recording mode of the storage device 8 and the supply of the initial reset-start pulse to the gradation counter block 9 and the ramp generator 18. The filament of the reference lamp 3 is projected to the area of the photocells of the matrix photodetector 5, the signal from which is fed to the input of the analog-to-digital converter 6, the output of which appears a digital code corresponding to the number of the gradation of brightness of the reference thread. With the linear law of variation of the incandescent current of the lamp 3 set by the linearly varying voltage generator 18, at the outputs of the analog-to-digital converters 6 and 20, all possible values of the gradations of the brightness of the reference filament and the values of the gradations of the current of incandescence will be sequentially scanned. The code at the output of the converter 6 determines the cell number of the storage device 8, in which the value of the gradation of the glow current from the output of the converter 20 will be recorded, which will correspond to the moment of increasing the gradation of brightness of the filament by one unit, which is provided by a circuit consisting of a counter of gradations of brightness 8 and digital comparison schemes 9 as follows. When the number of the brightness gradation of the reference thread is increased by one, the comparison circuit 9 generates a pulse that allows recording in the storage device 8, and at the same time feeds it to the brightness gradation counter, after increasing the output value of which by one, the comparison circuit 7 goes into the initial state and prohibits further write to the storage device 8 until the next moment the brightness gradation changes. This ensures that the values of the filament currents corresponding to the successively changing brightness of the filament by a predetermined value are recorded in the memory device.
В режиме измерения переключатели 11 и 12 находятся соответственно в положениях 13 и 15, что обеспечивает подачу на вход 17 запоминающего устройства 8 сигнала от источника управляющего напряжения 22, разрешающим только чтение данных и запрещающим запись, а переключатель 12 выключает генератор линейно измеряющегося напряжения 18 и обеспечивает отключение тока накала в цепи эталонной лампы 3. Изображение объекта 2 проецируется через оптическую систему 1 и 4 на фоточувствительные ячейки фотодатчика 5, не перекрывающиеся изображением эталонной нити, и в дальнейшем сигнал фотодатчика, пропорциональный яркости объекта, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 6, на выходе которого появляется цифровой код, соответствующий номеру градации яркости объекта измерения. Этот код подается на адресный вход 7 запоминающего устройства 8 и определяет номер ячейки, где записано значение величины тока накала калибровочной лампы, при котором яркость изображения эталонной нити равна яркости измеряемого объекта. In the measurement mode, the switches 11 and 12 are respectively in positions 13 and 15, which provides a signal to the input 17 of the memory device 8 from the control voltage source 22, which only allows reading data and prohibits writing, and the switch 12 turns off the linearly measured voltage generator 18 and provides turning off the glow current in the circuit of the reference lamp 3. The image of the object 2 is projected through the optical system 1 and 4 onto the photosensitive cells of the photosensor 5, not overlapping the image of the reference thread, hereinafter photosensor signal proportional to the brightness of the object is input to an analog-digital converter 6, the output of which appears a digital code corresponding to the luminance gradation number of the measurement object. This code is supplied to the address input 7 of the storage device 8 and determines the cell number where the value of the glow current of the calibration lamp is recorded, at which the brightness of the image of the reference thread is equal to the brightness of the measured object.
Таким образом, происходит сравнение ярости измеряемого объекта с яркостью эталонной лампы как и при измерении яркостной температуры по методу исчезающей нити с тем отличием, что вместо реальной эталонной нити используется ее цифровой эквивалент в виде электронной таблицы яркости и соответствующих токов накала, реализованной в данном случае на базе запоминающего устройства, что обеспечивает повышение точности за счет уменьшения влияния эффекта старения эталонной лампы и продлевает ее срок службы. Далее так же, как и в методе исчезающей нити, температуру объекта определяют по току накала с помощью цифровой градуировочной таблицы, где каждой градации тока накала соответствует яркостная температура объекта, реализованной на основе табличного преобразователя кодов 24 [3]
Предлагаемое изобретение по сравнению с известными обеспечивает увеличение точности определения яркостной температуры объекта, расширение технологических возможностей, а также повышение быстродействия и расширение динамического диапазона измеряемых температур.Thus, the brightness of the measured object is compared with the brightness of the reference lamp, as in the measurement of brightness temperature by the method of disappearing filament, with the difference that instead of the real reference filament, its digital equivalent is used in the form of a spreadsheet of brightness and corresponding glow currents implemented in this case on the basis of the storage device, which improves accuracy by reducing the effect of the aging effect of the reference lamp and extends its service life. Further, as in the vanishing filament method, the temperature of an object is determined by the glow current using a digital calibration table, where each gradation of the glow current corresponds to the brightness temperature of the object, implemented on the basis of a tabular code converter 24 [3]
The present invention, compared with the known ones, provides an increase in the accuracy of determining the brightness temperature of an object, expansion of technological capabilities, as well as an increase in speed and expansion of the dynamic range of measured temperatures.
Литература
1. Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур. М. Наука, 1982, с. 105.Literature
1. Light D.Ya. Optical methods for measuring true temperatures. M. Science, 1982, p. 105.
2. Линевег Ф. Измерение температур в технике. М. Металлургия, 1980, с. 384. 2. Lineveg F. Temperature measurement in technology. M. Metallurgy, 1980, p. 384.
3. Поскачей А.А. Чубаров Е.П. Оптико-электронные системы измерения температуры. М.6 Энергоатомиздат, 1988, с. 128. 3. Poskachey A.A. Chubarov E.P. Optoelectronic temperature measurement systems. M.6 Energoatomizdat, 1988, p. 128.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96113418A RU2099674C1 (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Method of measurement of object brightness temperature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96113418A RU2099674C1 (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Method of measurement of object brightness temperature |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2099674C1 true RU2099674C1 (en) | 1997-12-20 |
| RU96113418A RU96113418A (en) | 1998-01-20 |
Family
ID=20182746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96113418A RU2099674C1 (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Method of measurement of object brightness temperature |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2099674C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150212399A1 (en) * | 2014-01-29 | 2015-07-30 | Coretronic Corporation | Temperature detector and projector using the temperature detector |
| RU2713229C1 (en) * | 2019-03-21 | 2020-02-04 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Алмаз" (АО "НПП "Алмаз") | Method of measuring operating temperature of a cathode in a gun or in an electronic device |
-
1996
- 1996-07-01 RU RU96113418A patent/RU2099674C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур. - М.: Наука, 1982, с.105. 2. Линевег Ф. Измерение температур в технике. - М.: Металлургия, 1980, с.384. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150212399A1 (en) * | 2014-01-29 | 2015-07-30 | Coretronic Corporation | Temperature detector and projector using the temperature detector |
| RU2713229C1 (en) * | 2019-03-21 | 2020-02-04 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Алмаз" (АО "НПП "Алмаз") | Method of measuring operating temperature of a cathode in a gun or in an electronic device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4523229A (en) | Shading correction device | |
| US5278674A (en) | Method and apparatus for providing illumination compensation in a document scanner | |
| US5729361A (en) | Color scanner using both variable led exposure time and photo detector output compensation | |
| JPH04213272A (en) | Sensor compensation method of document scanner | |
| US4489350A (en) | Solid-state image pickup device | |
| US7265331B2 (en) | Optical sensing apparatus and method for determining highest intensity of light in an array | |
| US4998118A (en) | LED printhead with post lens optical feedback and method of controlling same | |
| US4723174A (en) | Picture image processor | |
| US11792545B2 (en) | Electronic circuit for compensating a voltage level against a variation of temperature, and an image sensor including the same | |
| JP2002271700A (en) | Active pixel sensor system and active pixel sensing method | |
| RU2099674C1 (en) | Method of measurement of object brightness temperature | |
| US5682033A (en) | Digitizing CCD array system | |
| US20030048375A1 (en) | Method and apparatus for digitizing light measurements by computer control of light source emission | |
| JP3061423B2 (en) | Document scanner | |
| JPH0354509B2 (en) | ||
| RU2439510C1 (en) | Determination of object brightness temperature | |
| JPS63171061A (en) | Image reader | |
| RU87854U1 (en) | IMAGE FORMING DEVICE | |
| RU96113418A (en) | METHOD FOR MEASURING BRIGHTNESS TEMPERATURE OF OBJECT | |
| JPH08247847A (en) | Spectrophotometer | |
| CN115790862A (en) | Method for determining wavelength and bandwidth in colorimetric temperature measurement method | |
| SU1427187A1 (en) | Photometer | |
| JPS63287161A (en) | Picture reader | |
| JPH0943056A (en) | Instrument for measuring intensity of light | |
| JPS63171060A (en) | Image reader |