RU49619U1

RU49619U1 - Optical Pyrometer

Info

Publication number: RU49619U1
Application number: RU2005117644/22U
Authority: RU
Inventors: В.Н. Енюшин; В.К. Козлов; Л.З. Сюняев
Original assignee: Енюшин Владимир Николаевич
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2005-11-27

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к бесконтактному измерению температуры объектов и может быть использована в качестве средства бесконтактного измерения температуры объектов с температурой, близкой к температуре окружающей среды, и позволяет повысить точность бесконтактного замера температуры объекта. В оптическом пирометре, содержащем вращающийся лопастной модулятор, расположенный в коллиматорной трубе, источник опорного излучения с датчиком температуры, новым является то, что лопастной модулятор расположен под углом к продольной оси коллиматорной трубы с возможностью перекрытия каждой лопастью сечения коллиматорной трубы при его вращении, источником опорного излучения является часть внутренней поверхности коллиматорной трубы, излучение которой воспринимают поверхности лопастей модулятора, обращенные к выходу коллиматорной трубы и выполненные зеркальными.The utility model relates to measuring technique, namely to non-contact measurement of the temperature of objects and can be used as a means of non-contact measurement of the temperature of objects with a temperature close to ambient temperature, and allows to increase the accuracy of non-contact measurement of the temperature of the object. In an optical pyrometer containing a rotating blade modulator located in a collimator tube, a reference radiation source with a temperature sensor, it is new that the blade modulator is located at an angle to the longitudinal axis of the collimator tube with the possibility of overlapping each section of the collimator tube by its blade, the source of the support radiation is a part of the inner surface of the collimator tube, the radiation of which is perceived by the surfaces of the blades of the modulator, facing the output of the collimator Uba and made mirror.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к бесконтактному измерению температуры объектов и может быть использована в качестве средства бесконтактного измерения температуры объектов с температурой, близкой к температуре окружающей среды.The utility model relates to measuring technique, namely to non-contact measurement of the temperature of objects and can be used as a means of non-contact measurement of the temperature of objects with a temperature close to ambient temperature.

Известны пирометры, работающие по принципу сравнения излучения от объекта с излучением от образцового излучателя. Такие пирометры имеют большие размеры и требуют больших затрат электроэнергии, связанных с питанием образцовых излучателей.Known pyrometers operating on the principle of comparing radiation from an object with radiation from a reference emitter. Such pyrometers are large and require large amounts of electricity associated with the power supply of the model emitters.

Известен оптический пирометр, содержащий входную оптическую систему, зеркальный с двух сторон модулятор излучения, окуляр, приемник излучения, источник опорного излучения и устройство обработки сигнала, работающий по принципу сравнения излучения объекта с образцовым излучателем (патент ГДР №285687, G 01 J 5/62, опубл. 1989 г.). Пирометр характеризуется невысокой точностью измерения из-за не идеальности зеркального покрытия диска модулятора. Кроме того, пирометр имеет большие габариты и большие затраты на нагрев его и поддержание при постоянной температуре, к тому же пирометр требует входную фокусирующую оптическую систему, собственное излучение которой вносит погрешность в измерения.A known optical pyrometer containing an input optical system, a radiation modulator on both sides, an eyepiece, a radiation receiver, a reference radiation source and a signal processing device operating on the principle of comparing the radiation of an object with an exemplary emitter (GDR patent No. 285687, G 01 J 5/62 publ. 1989). The pyrometer is characterized by low measurement accuracy due to the imperfect mirror coating of the modulator disk. In addition, the pyrometer has large dimensions and high costs for heating it and maintaining it at a constant temperature, in addition, the pyrometer requires an input focusing optical system, the intrinsic radiation of which introduces an error in the measurement.

Известно устройство для бесконтактного измерения температуры, которое содержит металлический с зачерненной внутренней поверхностью корпус, зеркальный прерыватель излучения на основе вибропреобразователя, приемник инфракрасного излучения и температурный датчик. Кроме того, оно содержит снабженную диафрагмами трубку с зачерненной внутренней поверхностью, со стороны входного отверстия которой расположена оптическая оправа с объективом для ИК-излучения, со стороны выходного отверстия - приемник излучения в виде пироэлектрического детектора на A device for non-contact temperature measurement, which contains a metal with a blackened inner surface of the housing, a mirror radiation chopper based on a vibration transducer, an infrared radiation receiver and a temperature sensor. In addition, it contains a tube equipped with diaphragms with a blackened inner surface, on the side of the inlet of which there is an optical frame with a lens for infrared radiation, on the side of the outlet there is a radiation receiver in the form of a pyroelectric detector on

ниобате лития. При этом в трубке перед приемником излучения выполнен паз для размещения зеркального прерывателя излучения. Часть трубки с приемником излучения соединена с корпусом через средства обеспечения высокого теплового сопротивления и расположена внутри корпуса с воздушном зазором. При этом температурный датчик расположен в непосредственном тепловом контакте с внутренней поверхностью трубки. Средства обеспечения высокого теплового сопротивления выполнены в виде канавки в стенке трубки или в виде вставки из теплоизолирующего материала (а.с.№1441210, G 01 J 5/06, опубл. 30.11.1988, Бюл. №44).lithium niobate. At the same time, a groove is made in the tube in front of the radiation receiver to accommodate a mirror radiation chopper. Part of the tube with the radiation receiver is connected to the housing through means of providing high thermal resistance and is located inside the housing with an air gap. In this case, the temperature sensor is located in direct thermal contact with the inner surface of the tube. Means of ensuring high thermal resistance are made in the form of a groove in the tube wall or in the form of an insert made of heat-insulating material (a.s.№1441210, G 01 J 5/06, publ. 30.11.1988, Bull. No. 44).

Известен оптический пирометр, содержащий последовательно расположенные модулятор с контролируемой температурой в качестве источника опорного излучения, расположенный в поле зрения приемника излучения, датчик температуры, объектив, приемник излучения и блок обработки сигналов. Модулятор выполнен из двух пар идентичных лопастей, подвижной и неподвижной, и установлен перед объективом таким образом, что подвижная лопасть расположена между неподвижной и объективом, при этом подвижная лопасть модулятора постоянно находится в поле зрения приемника излучения, а датчик температуры установлен на неподвижной лопасти модулятора патент №2196306, G 01 J 5/08, G 01 J 5/10, опубл. 2003.01.10).Known optical pyrometer, containing a sequentially arranged modulator with controlled temperature as a source of reference radiation, located in the field of view of the radiation receiver, a temperature sensor, a lens, a radiation receiver and a signal processing unit. The modulator is made of two pairs of identical blades, movable and stationary, and is mounted in front of the lens in such a way that the movable blade is located between the stationary and the lens, while the movable blade of the modulator is constantly in the field of view of the radiation receiver, and the temperature sensor is mounted on the stationary blade of the modulator No. 2196306, G 01 J 5/08, G 01 J 5/10, publ. 2003.01.10).

В данной конструкции не полностью используется площадь входного окна коллиматорной трубы, что приводит к существенной погрешности замера температуры объекта.In this design, the area of the entrance window of the collimator pipe is not fully used, which leads to a significant error in measuring the temperature of the object.

Технический результат, на решение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении точности бесконтактного замера температуры объекта.The technical result, which the proposed utility model is aimed at, is to increase the accuracy of non-contact measurement of the temperature of the object.

Технический результат достигается тем, что в оптическом пирометре, содержащем вращающийся лопастной модулятор, расположенный в коллиматорной трубе, источник опорного излучения с датчиком температуры, новым является то, что лопастной модулятор расположен под The technical result is achieved by the fact that in the optical pyrometer containing a rotating blade modulator located in the collimator tube, the reference radiation source with a temperature sensor is new, that the blade modulator is located under

углом к продольной оси коллиматорной трубы с возможностью перекрытия каждой лопастью сечения коллиматорной трубы при его вращении, источником опорного излучения является внутренняя поверхность коллиматорной трубы, а поверхности лопастей, обращенные к выходу коллиматорной трубы, выполнены зеркальными.angle to the longitudinal axis of the collimator pipe with the possibility of overlapping each section of the collimator pipe with each blade during rotation, the source of reference radiation is the inner surface of the collimator pipe, and the surfaces of the blades facing the exit of the collimator pipe are made of mirror.

В оптическом пирометре лопастной модулятор может быть расположен под углом 45° к продольной оси коллиматорной трубы, а источник опорного излучения - снабжен регулятором температуры. Здесь источником опорного излучения является часть внутренней поверхности коллиматорной трубы, излучение которой воспринимает зеркальная поверхность лопасти модулятора.In an optical pyrometer, a blade modulator can be located at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the collimator tube, and the reference radiation source is equipped with a temperature controller. Here, the source of the reference radiation is a part of the inner surface of the collimator tube, the radiation of which perceives the mirror surface of the modulator blade.

Сущность полезной модели представлена на фиг.1, где:The essence of the utility model is presented in figure 1, where:

1 - коллиматорная труба; 2 - входное окно коллиматорной трубы; 3 - лопастной модулятор; 4 - электродвигатель; 5 - источник опорного излучения; 6 - фокусирующее устройство; 7 - приемник излучения; 8 - датчик температуры; 9 - регулятор температуры.1 - collimator tube; 2 - input window of the collimator pipe; 3 - blade modulator; 4 - electric motor; 5 - source of reference radiation; 6 - focusing device; 7 - radiation receiver; 8 - temperature sensor; 9 - temperature controller.

Оптический пирометр содержит коллиматорную трубу 1 с входным окном 2, где расположен под углом 45° к продольной оси коллиматорной трубы лопастной модулятор 3 с электродвигателем 4. Модулятор 3 выполнен с возможностью перекрытия каждой лопастью сечения коллиматорной трубы при его вращении. Источником опорного излучения 5 является часть внутренней поверхности коллиматорной трубы 1, излучение которой воспринимают лопасти модулятора 3, поверхности лопастей, обращенные к выходу коллиматорной трубы, выполнены зеркальными.The optical pyrometer contains a collimator tube 1 with an inlet window 2, where a blade modulator 3 with an electric motor 4. is located at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the collimator tube. Modulator 3 is configured to overlap each section of the collimator tube with each blade during its rotation. The source of the reference radiation 5 is a part of the inner surface of the collimator pipe 1, the radiation of which is perceived by the blades of the modulator 3, the surfaces of the blades facing the exit of the collimator pipe are made mirror.

Источник опорного излучения снабжен датчиком температуры 8 и регулятором температуры 9.The reference radiation source is equipped with a temperature sensor 8 and a temperature controller 9.

Оптический пирометр работает следующим образом.Optical pyrometer works as follows.

Тепловой поток от объекта измерения через входное окно 2 проходит через отверстие в лопастном модуляторе 3, фокусируется в фокусирующем устройстве 6 (линза или зеркало) и попадает на пироприемник излучения 7.The heat flux from the measurement object through the input window 2 passes through the hole in the blade modulator 3, focuses in the focusing device 6 (lens or mirror) and enters the radiation receiver 7.

При перекрытии потока излучения лопастью модулятора 3 пироприемник излучения 7 принимает поток излучения от источника опорного излучения 5, который отражается от зеркальной поверхности лопасти модулятора 3, обращенной к выходу коллиматорной трубы 1. Пироприемник излучения 7 генерирует сигнал, пропорциональный разности температур объекта и источника опорного излучения 5, которым является внутренняя поверхность коллиматорной трубы 1. Сигнал с пироприемника излучения 7 поступает в блок обработки (на фиг.1 не показано).When the radiation flux is blocked by the modulator blade 3, the radiation pyrodetector 7 receives the radiation flux from the reference radiation source 5, which is reflected from the mirror surface of the modulator 3 blades facing the output of the collimator tube 1. The radiation pyroelectric receiver 7 generates a signal proportional to the temperature difference between the object and the reference radiation source 5 , which is the inner surface of the collimator tube 1. The signal from the radiation receiver 7 enters the processing unit (not shown in Fig. 1).

В предлагаемом оптическом пирометре попеременно в поле зрения пироприемника 7 будут находиться либо объект исследования, либо часть коллиматорной трубы 1, являющаяся опорным излучателем 5. Излучательная способность части внутренней поверхности коллиматорной трубы может быть заранее определена, кроме того, ее температура может строго контролироваться датчиком температуры 8 и при необходимости изменяться регулятором температуры 9. Здесь температура модулятора не контролируется, так как собственное излучение зеркальной лопасти пренебрежимо мало.In the proposed optical pyrometer, alternately in the field of view of the pyroelectric receiver 7 there will be either an object of study or a part of the collimator tube 1, which is a reference emitter 5. The emissivity of a part of the inner surface of the collimator tube can be determined in advance, in addition, its temperature can be strictly controlled by a temperature sensor 8 and, if necessary, be changed by the temperature controller 9. Here the temperature of the modulator is not controlled, since the intrinsic radiation of the mirror blade is neglected gibly little.

Claims

1. An optical pyrometer containing a rotating blade modulator located in a collimator tube, a reference radiation source with a temperature sensor, characterized in that the blade modulator is located at an angle to the longitudinal axis of the collimator tube with the possibility of overlapping each blade section of the collimator tube during its rotation, the source of the support radiation is the inner surface of the collimator tube, and the surfaces of the blades facing the exit of the collimator tube are made mirror.

2. The optical pyrometer according to claim 1, characterized in that the blade modulator is located at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the collimator tube.

3. The optical pyrometer according to claim 1, characterized in that the source of the reference radiation is part of the inner surface of the collimator tube, the radiation of which perceives the mirror surface of the modulator blade.

4. The optical pyrometer according to claim 1, characterized in that the reference radiation source is equipped with a temperature controller.