RU2287785C2 - Устройство дистанционного бесконтактного пирометрического определения яркостной температуры - Google Patents

Устройство дистанционного бесконтактного пирометрического определения яркостной температуры Download PDF

Info

Publication number
RU2287785C2
RU2287785C2 RU2005103368/28A RU2005103368A RU2287785C2 RU 2287785 C2 RU2287785 C2 RU 2287785C2 RU 2005103368/28 A RU2005103368/28 A RU 2005103368/28A RU 2005103368 A RU2005103368 A RU 2005103368A RU 2287785 C2 RU2287785 C2 RU 2287785C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
filter
heterostructure
emitting
temperature
Prior art date
Application number
RU2005103368/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005103368A (ru
Inventor
дин Николай Николаевич Безр (RU)
Николай Николаевич Безрядин
Игорь Юрьевич Бутусов (RU)
Игорь Юрьевич Бутусов
Борис Абрамович Зон (RU)
Борис Абрамович Зон
В чеслав Дмитриевич Линник (RU)
Вячеслав Дмитриевич Линник
Василий Иванович Наскидашвили (RU)
Василий Иванович Наскидашвили
Original Assignee
Николай Николаевич Безрядин
Игорь Юрьевич Бутусов
Борис Абрамович Зон
Вячеслав Дмитриевич Линник
Василий Иванович Наскидашвили
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Николаевич Безрядин, Игорь Юрьевич Бутусов, Борис Абрамович Зон, Вячеслав Дмитриевич Линник, Василий Иванович Наскидашвили filed Critical Николай Николаевич Безрядин
Priority to RU2005103368/28A priority Critical patent/RU2287785C2/ru
Publication of RU2005103368A publication Critical patent/RU2005103368A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2287785C2 publication Critical patent/RU2287785C2/ru

Links

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Сущность изобретения: в яркостном пирометре с "исчезающей нитью" используется излучение термостатированной светоизлучающей гетероструктуры, вводимое в поле зрения наблюдателя. Излучение от объекта и эталона проходит через светофильтр со спектральной характеристикой пропускания, идентичной спектральной характеристике излучения термостатированной светоизлучающей гетероструктуры. О равенстве яркостных температур судят по исчезновению изображения термостатированной светоизлучающей гетероструктуры на фоне исследуемого объекта. Перед окуляром установлен нейтральный фильтр, ослабляющий излучение измеряемого объекта и эталонной гетероструктуры. Технический результат - повышение точности бесконтактного определения температуры и расширение диапазона измерения температуры различных объектов методом яркостного пирометра с "исчезающей нитью". 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дистанционного бесконтактного измерения высоких яркостных температур светящихся объектов пирометрическим методом.
Известны устройства измерения высоких температур с помощью термопар, термометров сопротивления, а также радиационными, цветовыми и яркостными пирометрами. Наиболее близким к заявляемому является оптический яркостный пирометр с «исчезающей нитью», основанный на визуальном сравнении яркости видимых излучений на фиксированной длине волны, поступающих от нити лампы накаливания (эталонный источник) и объекта, температура которого измеряется. Температура определяется по величине тока, протекающего через нить лампы или напряжения на ней. (Методы и средства оптической пирометрии. М.: Наука, 1983).
Недостаток известного устройства заключается в том, что зависимости протекающего тока или напряжения на нити эталонной лампы накаливания являются нелинейными и весьма слабыми функциями температуры, то есть недостаточно чувствительны к ее изменениям. Кроме того, диапазон измеряемых температур ограничен температурой плавления материала нити лампы. Ресурс работы лампы накаливания невелик, она чувствительна к механическим нагрузкам и содержит драгоценные металлы (обычно платину).
Техническая задача изобретения - повышение точности и расширение диапазона дистанционного бесконтактного измерения яркостной температуры.
Указанная задача достигается тем, что в пирометрическом устройстве бесконтактного дистанционного измерения яркостной температуры, включающем объектив, узкополосный светофильтр, дымчатый светофильтр, окуляр, регулируемый источник питания и приборы, измеряющие ток и напряжение, новым является то, что устройство содержит термостатированную светоизлучающую полупроводниковую гетероструктуру, спектр излучения которой совпадает со спектром пропускания узкополосного светофильтра, через который проходят излучения исследуемого объекта, и гетероструктуры, при этом дымчатый светофильтр размещен непосредственно перед окуляром и ослабляет излучение как исследуемого объекта, так и излучающей гетероструктуры, а регулируемый источник питания обеспечивает ток, измеряемый амперметром, и напряжение, регистрируемое вольтметром, при этом температура исследуемого объекта определяется по величине логарифма тока через излучающую гетероструктуру или по величине падения напряжения на ней при равенстве яркостей излучений исследуемого объекта и светоизлучающей гетероструктуры
Блок-схема устройства дана на чертеже. От исследуемого объекта 1 его тепловое излучение Rэ 2 через объектив 3 поступает в точку 10, плоскости изображения исследуемого тела. В ту же точку 10, например, через оптоволоконный световод 6 подается излучение ΔRc от термостатированной полупроводниковой излучающей гетероструктуры 4, температура которой Тс стабилизируется активным термостатом 5. Регулируемый источник питания 9 обеспечивает ток I, измеряемый амперметром 7, и напряжение V, регистрируемое вольтметром 8. Из точки 10 излучения Rэ и ΔRv через узкополосный светофильтр 11, например интерференционный, нейтральный ослабляющий дымчатый светофильтр 12 с коэффициентом пропускания α и окуляр 13 поступает в глаз наблюдателя (на чертеже не показан), которым производится визуальное сравнение яркостей свечения исследуемого объекта и эталонной излучающей гетероструктуры 4. Температура Т исследуемого объекта 1 определяется по величине логарифма тока I или напряжения V, при условии равенства наблюдаемых яркостей исследуемого тела 1 и эталонной излучающей гетероструктуры 4. Полоса пропускания узкополосного светофильтра 11 должна быть идентична спектру излучения гетероструктуры 4, а коэффициент пропускания нейтрального дымчатого ослабляющего светофильтра 12 должен обеспечивать максимальную чувствительность человеческого глаза к градациям яркости наблюдаемых изображений измеряемого объекта 1 и эталонной светоизлучающей гетероструктуры 4. В отличие от прототипа нейтральный ослабляющий дымчатый светофильтр в предлагаемом устройстве предназначен для иной цели: не ослаблять излучение только исследуемого объекта, поскольку яркостная температура эталонной лампы накаливания ограничена температурой плавления ее нити, а создать наилучшие условия для визуального сравнения яркостей двух источников. С этой целью нейтральный дымчатый ослабляющий светофильтр помещен непосредственно перед окуляром и ослабляет излучение как исследуемого объекта, так и излучающей гетероструктуры.
Расширение диапазона измерений яркостной температуры при использовании в качестве эталонного источника полупроводниковой светоизлучающей гетероструктуры достигается благодаря тому, что такие источники обладают значительно более высоким коэффициентом полезного действия (КПД) по сравнению с КПД ламп накаливания. Кроме того, в отличие от ламп накаливания, спектр излучения которых непрерывен и содержит все длины волн от нуля до бесконечности, вся энергия излучения полупроводниковых светоизлучающих гетероструктур сосредоточена в узкой спектральной области, что и приводит к очень высоким значениям их яркостной температуры.
Для экспериментальной проверки работоспособности и точности заявляемого устройства был изготовлен его макет на основе зрительной трубы с пятикратным увеличением и объектива 3 с диаметром 40 мм. Один конец оптоволоконного световода был вклеен оптическим клеем «Эпокси просвет 2» в корпус 4 светодиода 3Л336К на расстоянии 1±0,5 мм от излучающей гетероструктуры. Торец другого конца световода выведен в пересечение оптической оси зрительной трубы и плоскости изображения объектива зрительной трубы (точка 6 на чертеже). Перед окуляром 13 зрительной трубы был помещен интерференционный светофильтр 11, максимум пропускания которого приходится на длину волны λmax=650 нм, а ширина полосы пропускания Δλ=15 нм. Для калибровки пирометра использовалась модель абсолютно черного тела (АЧТ), изготовленная из графита в виде цилиндра длиной 50 мм, диаметром 20 мм с осевой полостью диаметром 15 мм и глубиной 45 мм. Диаметр выходного отверстия АЧТ был равен 5 мм. Модель АЧТ была помещена в муфельную печь так, что ось полости совпадала с оптической осью зрительной трубы и в зрительную трубу отчетливо наблюдалось выходное отверстие АЧТ.
Были проведены измерения тока через светодиод и прямого напряжения на нем, в режиме равенства яркостей АЧТ и светодиода, в зависимости от температуры АЧТ. Температура АЧТ измерялась платиново-платинородиевой (Pt-Pt+10% Rh) термопарой, холодный конец которой был термостатирован при t0=50°С.Для сравнения и контроля температуры АЧТ измерялась пирометром «Проминь M1». Результаты измерений сведены в таблицу. В первом столбце таблицы указан номер измерения. Во втором - температура АЧТ, измеренная Pt-Pt+10% Rh термопарой. В третьем - ток, протекающий через светодиод, в четвертом - падение напряжения на нем. В пятом - температура модели АЧТ, измеренная пирометром «Проминь M1».
№ п/п ТАЧТ, С I, мкА V, B Тпр, °С Тv, °С Т1, °С
1 2 3 4 5 6 7
1 818 6.754 1.431 830 817.8 818.3
2 913 13.58 1.465 898 912.4 911.7
3 960 19.04 1.48 948 956.9 955.8
4 992 25.46 1.494 1000 993.2 994.3
5 1047 37.89 1.513 1012 1046 1047
6 1058 48.6 1.517 1047 1057 1057
7 1106 59.58 1.535 1094 1107 1106
8 1156 87.52 1.553 1146 1157 1158
9 1219 136.6 1.575 1186 1218 1217
10 1240 164.9 1.583 1271 1241 1242
На основании проведенных измерений были рассчитаны методом наименьших квадратов коэффициенты для формулы определения температуры объекта:
ТАЧТ=а+bV.
Для данного макета а=-3163°С, b=2782°С/В.
В шестом столбце таблицы приведена температура модели АЧТ, полученная путем расчета по формуле
Тv=-3163+2782 V, °C,
где V - прямое падение напряжения в вольтах.
В седьмом столбце представлена температура модели АЧТ, рассчитанная по величине логарифма прямого тока через светодиод:
T1=е+f ln I,
где значение е=1481°С и f=132,6°С, найдены методом наименьших квадратов с использованием данных таблицы, причем величину тока, входящего в последнюю формулу для TI, необходимо брать в миллиамперах. Таким образом, измеренные предлагаемым устройством значения температуры модели АЧТ более близки к температуре, измеренной платино-платинородиевой термопарой, чем температура, измеренная пирометром с исчезающей нитью «Проминь M1», что и подтверждает достижение цели заявленного устройства.

Claims (1)

  1. Устройство для дистанционного бесконтактного пирометрического измерения яркостной температуры, включающее объектив, узкополосный светофильтр, дымчатый светофильтр, окуляр, регулируемый источник питания и приборы, измеряющие ток и напряжение, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемых температур, устройство содержит термостатированную светоизлучающую полупроводниковую гетероструктуру, спектр излучения которой совпадает со спектром пропускания узкополосного светофильтра, через который проходят излучения исследуемого объекта и гетероструктуры, при этом дымчатый светофильтр размещен непосредственно перед окуляром и ослабляет излучение как исследуемого объекта, так и излучающей гетероструктуры, а регулируемый источник питания обеспечивает ток, измеряемый амперметром, и напряжение, регистрируемое вольтметром, при этом температура исследуемого образца определяется по величине логарифма тока через излучающую гетероструктуру или по величине падения напряжения на ней при равенстве яркостей излучений исследуемого объекта и светоизлучающей гетероструктуры.
RU2005103368/28A 2005-02-10 2005-02-10 Устройство дистанционного бесконтактного пирометрического определения яркостной температуры RU2287785C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103368/28A RU2287785C2 (ru) 2005-02-10 2005-02-10 Устройство дистанционного бесконтактного пирометрического определения яркостной температуры

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103368/28A RU2287785C2 (ru) 2005-02-10 2005-02-10 Устройство дистанционного бесконтактного пирометрического определения яркостной температуры

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005103368A RU2005103368A (ru) 2006-07-20
RU2287785C2 true RU2287785C2 (ru) 2006-11-20

Family

ID=37028380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005103368/28A RU2287785C2 (ru) 2005-02-10 2005-02-10 Устройство дистанционного бесконтактного пирометрического определения яркостной температуры

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2287785C2 (ru)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005103368A (ru) 2006-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Coblentz et al. Relative sensibility of the average eye to light of different colors and some practical applications to radiation problems
JP2000195683A (ja) 再現可能な照明を生成するシステムおよび方法
DE102012215702A1 (de) Beleuchtungseinrichtung
TWI615600B (zh) 色彩測量裝置
US2218253A (en) Method and means for measuring color
RU2287785C2 (ru) Устройство дистанционного бесконтактного пирометрического определения яркостной температуры
Chen et al. Blue light blocking lenses measuring device
Ohno Basic concepts in photometry, radiometry, and colorimetry
US20070014000A1 (en) Automatic microscope and method for true-color image
US7004624B2 (en) Temperature measurement apparatuses and method utilizing the alexandrite effect
RU171402U1 (ru) Устройство для экспресс-калибровки яркостного пирометра
Martell et al. Effects of light spectrum on luminance measurements in underground coal mines
Estrada-Hernández et al. Luminous flux and correlated color temperature determination for LED sources
Krúdy et al. Measuring wavelength discrimination threshold along the entire visible spectrum
Chiong et al. Spectroscopic Colour Evaluation under Different White Light Emitting Diode Illumination Angle
Marasco et al. The impact of target luminance and radiance on night vision device visual performance testing
RU152830U1 (ru) Устройство для оптического измерения температуры продуктов сгорания
Ohno OSA Handbook of Optics, Volume III Visual Optics and Vision Chapter for Photometry and Radiometry
Mou et al. Measurement and standardization of eye safety for optical radiation of LED products
Boulenguez et al. Blue-light hazard of LEDs: comparison of the photobiological risk groups of fifteen lamps assessed using the uniform spectrum assumption and a new hyperspectral imaging method
Muray New international recommendations on LED measurements
Molina et al. Relative spectral responsivity determination of photometric detectors
Anke et al. Thermographic, Electric, and Spectral Measurements for Analysis of High-Power LEDs
Ohno Radiometry and photometry review for vision optics
RU130394U1 (ru) Комплекс средств исследования и измерения светотехнической продукции

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090211