SU1105763A1

SU1105763A1 - Pyrometer

Info

Publication number: SU1105763A1
Application number: SU823529674A
Authority: SU
Inventors: Валерий Павлович Федотов; Владимир Иванович Борисенко; Николай Андреевич Цыганов
Original assignee: Организация П/Я М-5273
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1984-07-30

Abstract

ПИРОМЕТР, содержащий оптическую систему, обтюратор, основной и дополнительный термодатчики, формирователь опорного сигнала, соединенные усилитель и синхронный детектор/ согласующий каскад и регистрирующее устройство, причем управл ю1ций вход синхронного детектора соединен с выходом формировател опорного сигнала, а выход его соединен с входом согласующего каскада, выход последнего соединен с регистрирующим устройством , отличающеес тем, что, с целью повышени .точности изме-, рени и уменьшени энергопотреблени , в устройство введены преобразователь сигнала посто нного тока, соответствующего температуре окруюащей среды. в переменный, первый резистивный де- литель, сумматор переменных сигналов , второй резистивный делитель, вьиитающее устройство переменных сигналов , третий резистивный делитель, коммутатор, механический пружинный привод и тахогенератор с ротором, причем выход дополнительного термодатчика соединен с преобразователем, управл ющий вход которого соединен с формирователем опорного сигналнс выход преобразовател соединен с первым резистивным делителем, выход этого делител соединен с одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом основного термодатчика , а выход этого сумматора ( соединен с первым входом вычитающего «Л устройства, второй вход которого соединен с выходом второго резистивного с делител , вход которого соединен с выходом формировател опорного сиг-, нала, выход вычитающего устройства соединен с третьим резистивньм делителем , выход которого соединен с усилителем , управл ющие входы второго и третьего резистивных делителей соединены с коммутатором, а обтюратор киел нематически соединен с механическим пружинным приводом и ротором тахоге41 нератора. № соA pyrometer containing an optical system, a shutter, a primary and secondary thermal sensors, a reference signal conditioner, a connected amplifier and a synchronous detector / matching stage and a recording device, the control input of the synchronous detector connected to the output of the reference signal generator, and its output connected to the input of a matching stage , the output of the latter is connected to a recording device, characterized in that, in order to increase measurement accuracy, rhenium and reduce energy consumption, into the device DC / DC converter corresponding to ambient temperature has been introduced. to alternating, first resistive divider, alternating signal adder, second resistive divider, variable signal diverter, third resistive divider, switch, mechanical spring drive and tachogenerator with rotor, the output of the additional thermal sensor connected to the converter, the control input of which is connected to driver of the reference signal output of the converter is connected to the first resistive divider, the output of this divider is connected to one of the inputs of the adder, the second input of which connected to the output of the main thermal sensor, and the output of this adder (connected to the first input of the subtracting A device, the second input of which is connected to the output of the second resistive divider, whose input is connected to the output of the reference signaling device, the output of the subtracting device connected to the third resistive the divider, the output of which is connected to the amplifier, the control inputs of the second and third resistive dividers are connected to the switch, and the shutter of the kiel is nematically connected to the mechanical spring drive and ro torus tachoge41 nerator. No with

Description

Изобретение относитс к радиационной пирометрии и может быть использовано дл бесконтактного дистанционного контрол температуры объектов в широком диапазоне температур. В медицинской практике, в сельском Ьсоз йстве, в частности, животноводстве , в р де условий дл технических измерений температуры особую важность имеют устройства, позвол ющие оперативно измер ть температуру объекта Сез непосредственного с ним сопри косновени . Основной сложностью при разработке такого типа приборов вл етс удовлетворение р да трудно совместимых требований, в частности высока точность должна сочетатьс с высокой оперативностью в работе, удобством в использовании, высоким энергетическим ресурсом при автономном питании а также повышенными требовани ми к окружающей среде. Известен, например, электронный дистанционный инфракрасный термометр Cyclops фирмы Land (Англи ), имеющий пироэлектрический чувствительный элемент с инфракрасным фильтром и обладающий портативностью, оперативностью в работе и необходимой эргоно микрй дл современного промышленного применени 1. Недостаток этого пирометра заключаетс в том, что он не обеспечивает достаточной точности измерений. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс пиро метр, содержащий оптическую систему, обтюратор, основной и дополнительный термодатчики, (1юрмирователь опорного сигнала, соединенные усилитель и СИН хронный детектор, согласующий каскад и регистрирующее устройство, причем управл ющий вход синхронного детектора соединен с выходом формировател опорного сигнала, а выход его соединен с входом согласующего каскада, выход йоследнего соединен с регистрирующим устройством 2J. Работа пирометра заключаетс в попеременном преобразовании тепловых излучений от объекта (через оптическую систему 1) и поверхности обтюратора , принимаемого за излучение окружающей среды, в разностный электрический сигнал с помощью радиационного .пироэлектрического ) датчика, усиление этого сигнала с помощью избирательного усилител и детектировани его с помощью синхронного детектора, на вход которого подаетс управл ющий сигнал от формировател опорного сигнала, состо щего из светового излучател , фотоприемника и усилител , имеющего частоту, синхронную с частотой сигнала, снимаемого с радиациЪнного датчика. Одновременно с помощью другого (контактного/ теплового датчика формируетс сигнал посто нного тока, пропорциональный температуре корпуса прибора, котора принимаетс за температуру окружающей среды , затем этот сигнал складываетс на сумматоре с сигналом, полученным после синхронного детектировани с коэффициентом преобразовани , учитывающим нелинейную зависимость аналогового сигнала от температуры объекта . Поскольку известно, что выходной сигнал с датчика линейно пропорционален мощности излучени объекта, точнее разности мощностей излучени от объекта и окружающей среды, а мощность излучени пропорциональна, температуре объекта в четвертой степени , то усиленный сигнал и. с пироэлектрического датчика после детектировани соответствует выражению ). где 1, А2 коэффициенты преобразовани теплового пироэлектрического датчика при приеме излучени от объекта и поверхности обтюратора (окружающей среды ), обусловленI ной геометрией излучени и приема энергии; k - коэффициент усилени усилительно-преобразовательного тракта з - посто нна Бoльцмaнa TO - температура объекта. К; Тцц - температура внешней среды,К. Далее, как видно из формулы, дл получени выходного аналогового сигнала, соответствующего только температуре объекта, сигнал суммирукуг с аналоговым сигналом и , полученным с преобразовател внешней температуры окружающей среды, предварительно преобразовав его с помощью преобразовател к виду вк где « - коэффициент пропорциональности . При суммировании необходимо очевидно обеспечить равенство коэффициентов при аргументах К.,КйА2, что может быть выполнено с помощью дополнительного усилител . Таким образом на выходе измерительной схемы получают аналоговый сигнал в виде: где Kj, - коэффициент пропорциональности . В отличие от рассмотренного, аналога данный пирометр характеризуетс простотой, . сравнительно малым -энергопотреблением , незначительными аппарат турными затратами, а также использованием элементов широкого применени . Кроме того, схема предусматривает автоматический учет температуры внешней среды, что обеспечивает более вы сокую точность и удобство в работе устройства. Недостатками указанного устройства вл ютс сравнительно высокие тре бовани к усилительно-преобразовател ным блокам дл получени прецизионной точности измерений. Кроме того, поскольку выходной аналоговый сигнал в рассматриваемом способе пропорционален мощности излучени , а не температуре объекта, с целью дальнейшего получени информации о температуре требуетс дополнительное преобра .зование выходного сигнала пропорционально корню четвертой степени, Цель изобретени - повышение точности измерени и уменьшение энергопотреблени . Поставленна цель достигаетс тем что в пирометр, содержащий оптическу систему, обтюратор, основной и допол шительный тepмoдaтч ки, формирователь опорного сигнала, соединенные усилитель и регистрирующее устройство , причем управл ющий вход синхронного детектора соединен с выходом формировател опорного сигнала, а выход его соединен с входом согласующего каскада, выход последнего соединен с регистрирующим устройством , введены преобразователь сигнала посто нного тока, соответствующего температуре окружающей среды, в пере менный, первый резистивный делитель, сумматор переменных сигналов, второй резистивный делитель, вычитающее уст ройство переменных сигналов, третий резистивный делитель, коммутатор, ме хан11ческий пружинный привод и тахоге нератор с ротором, причем выход дополнительного термодатчика соединен с преобразователем, управл ющий вход которого соединен с формирователем опорного сигнала, выход преобразовател соединен с первым рез истинным дел телем, выход этого делител соединено одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом основного термодатчика, а выход зтого сумматора соединен с первым входом вычитающего устройстваf второй вход которого соединен с выходом второго резистивного делител , вход которого соединен с выходом формировател опорного сигнала, выход вычитающего устройства соединен с третьим резистивным делителем, выход которого сое дивен с усилителем, управл ющие входы второго и третьего резистивных де лителей соединены с коммататором, а обтюратор кинематически соединен с механическим пружинным приводом и ро тором тахогенератора. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. . Устройство содержит оптическую си стему 1, основной термодатчик 2, в .частном случае пироэлектрический датчик , обтюратор 3, источник светового потока 4, формирователь опорного сигнала 5, состо щий из фотоприемника 6 видимого излучени и усилител -формировател 7, термодатчик .температуры окружающей среды 8, преобразователь 9 сигнала посто нного тока, снимаемого с зтого термодатчика, в сигнал переменного тока, сумматор 10, вычитающее устройство 11, резистивные дели тели 12, 13 и 14, коммутатор 15, избирательный усилитель 16, синхронный детектор 17, согласующий каскад 18 с регистрирующим устройством 19, двигатель 20 с тахогенератором 21. . Работу устройства можно обосновать следующим образом. На вход основного термодатчика, в частном случае пироэлектрического, при вращении обтюратора поступают попеременно ИК-излучени от объекта и поверхности обтюратора, обусловленные их температурой нагрева. При этом температура нагрева обткратора определ етс температурой окружающей среды . Выходной сигнал этого термодатчика имеет следующую зависимость от температуры где TU - температура поверхности объекта; Tg - внешн температура окружающей среды; 5л - крутизна преобразовател датчика; , - коэффициенты преобразовани лучистых потоков, св занных с геометрией приема излучений; - знак, определ ющий периодичность сигнала; ijj - частота прерывани ; t - врем . Аппроксимируют амплитудные характеристики этого термодатчика линейными участками с равными интервалами температур от объекта и окружающей среды. В соответствии с линейной аппроксимацией выражение дл выходного сигнала термодатчика может быть представлено в виде xstg-nujt , где ti - крутизна преобразовани на i-TOM линейном участке амплитудной характеристики основного термоз 1атчика в зависимости от температуры объекта; тр; - крутизна преобразовани на J-TOM линейном участке ё1мплитудной характеристики с сновного термодатчика в зависимости от температуры внешней среды; а. и Ь. - весовые коэффициенты О или 1) J Т .иТ.- начальные значени абсолют ной температуры объекта и внешней среды в начальных точках i-ro и j-ro линейных участков соответственно; п - число линейных участков; дТ линейные интервалы температур на каждом участке; 5д. nSgi.- погрешность аппроксимации на линейных участках; i и j - номера выбираег ах линейных участков на амплитудных ха; рактеристиках основного тер модатчика в зависимости от температуры объекта и окруж ющей среды в момент измереГ реобразуют с помощью контактного дополнительного термодатчика темпера туру внешней окружающей среды в электр ческий сигнал переменного тока, синхройный частоте с сигналом основного термодатчика.В общем случае нелинейну амплитудную характеристику этого пре образовател можно .также аппроксимировать кусочно-линейной зависимостью которую можно записать в виде ,H(.nu,t. где -у - крутизна преобразовани на J-TOM участке амплитудной характеристики этого термодатчика в соответствии с - температурой окружающей сре ды; погрешность аппроксимации. Выбирают линейные участки на амплитудных характеристиках обоих датчи ков в соответствии с температурой окружаквдей среды в момент измерений и производ т фазное суммирование сиг налов в термодатчиков. После суммиро вани получат измерительный сигнал, соответствующий виду (o)jrjKи(s;н-Sвн): Lot или без учета погрешностей аппроксимации , поскольку теоретически ее мож но сделать как угодно малой, получим .,(T,.iTj5.Vu)t. Весь диапазон измер емой температуры разбивают на поддиапазоны в соответствии с линейными участками амплитуд ной характеристики основного термо датчика. И дл каждого поддиапазона устанавливают соответствующий множительный коэффициент. Формируют дл каждого поддиапазона опорные компенсирующие сигналы той же частоты, но противоположной фазы, и по величине соответствующие началу поддиапазонов. При этом опорные компенсационные сигналы можно записать в виде st ridut ), где амплитудное значение опорного сигнала, соответствующее началу i-ro поддиапазона. Выбирают поддиапазон измер емой температуры и производ т суммирование (фазное вычитание) измерительного и соответствующего выбранному поддиапазону опорного сигнала. После суммировани , последующего усилени и детектировани получают аналоговый сигнал, пропорциональный температуре объекта, который можно считать по шкале регистрирук дего устройства с учетом множител М, соответствующего выбранному поддиапазону (, . .. , п) . ,где к - коэффициент преобразовани измерительного тракта. С целью согласовани выходного аналогового сигнала со шкалой считывающего прибора одновременно с фазным вычитанием производ т корректировку крутизны линейных участков, например, путем изменени коэффициента передачи измерительного сигнгша. Таким образом, повышение точности может быть достигнуто за счет того, что измерительный сигнал формируетс на входе измерительного тракта и ведетс обработка переменного сигнала, получаемого с основного термодатчика (разбивка на поддиапазоны, су 1мирование , вычитание и т.д ) и тем саииым не требуетс дополнительного усилительного тракта дл формировани аналогового сигнала, соответствующего внешней температуре окружающей среды, и не требуетс последующей обработки аналогового выходного сигнала, соот .ветствующего измер емой температуре, (ПОСКОЛЬКУ в пределах каждого из поддиапазонов обеспечиваетс линейна зависимость электрического сигнала от измер емой температуры. Работа устройства заключаетс в следующем.. С помощью оптической системы 1 фокусируетс ИК-излучение от объекта на приемную площадку основного термодатчика (например, пироэлектрического ) 2. С целью преобразовани посто нного действующего теплового потока в переменный используетс обтюратор 3, кинематически св занный с механическим приводом ( пру;кй11ным двигателем ) 20. С помощью фотоприемника 6 видимого излучени , нащшмер фоторезистора , установленного таким образом по отношению к обтюратору, что видимый лучевой поток света, поступающий на него, прерываетд синхронно (как и поток ИК-иэлучени ), и усилител -формировател 7 формируетс опорный сигнал, синхронный по частоте с информационным сигналом, снимаемым с основного термодатчика 2.The invention relates to radiation pyrometry and can be used for contactless remote control of the temperature of objects in a wide range of temperatures. In medical practice, in agriculture, in particular, in animal husbandry, in a number of conditions for technical temperature measurements, devices are of special importance, which allow promptly measuring the temperature of an object from a direct contact with it. The main difficulty in developing these types of devices is to satisfy a number of difficult compatible requirements, in particular, high accuracy must be combined with high operational efficiency, ease of use, high energy resource with autonomous power, as well as increased environmental requirements. For example, the Cyclops electronic remote infrared thermometer from the Land company (England) is known, having a pyroelectric sensitive element with an infrared filter and having portability, operability and ergono mic for modern industrial applications. The disadvantage of this pyrometer is that it does not provide sufficient measurement accuracy. The closest in technical essence to the invention is a pyrometer containing an optical system, an obturator, primary and secondary temperature sensors, (a reference signal tuner, a connected amplifier and a BLUE chronic detector, a matching stage and a recording device, and the control input of the synchronous detector is connected to the output the driver of the reference signal, and its output is connected to the input of the matching stage, the output of the last signal is connected to the recording device 2J. The pyrometer operates in alternating the conversion of thermal radiation from the object (through the optical system 1) and the surface of the obturator, taken as the radiation of the environment, into a differential electric signal using a radiation. pyroelectric sensor, amplifying this signal using a selective amplifier and detecting it using a synchronous detector which provides a control signal from the reference signal generator, consisting of a light emitter, photodetector and amplifier, having a frequency that is synchronous with the signal frequency taken from a radio sensor. At the same time, with the help of another (contact / thermal sensor, a DC signal is generated that is proportional to the temperature of the instrument case, which is taken to be the ambient temperature, then this signal is added to the adder with the signal obtained after synchronous detection with a conversion factor that takes into account the nonlinear dependence of the analog signal on object temperature. Since it is known that the output signal from the sensor is linearly proportional to the radiation power of the object, more precisely, the difference radiation power from the object and the environment, and the radiation power is proportional to the temperature of the object in the fourth degree, then the amplified signal and from the pyroelectric sensor after detection corresponds to the expression). where 1, А2, the conversion coefficients of the thermal pyroelectric sensor when receiving radiation from the object and the surface of the obturator (environment), due to the geometry of the radiation and energy reception; k is the gain of the amplifier-converting path; h is the Boltzman constant TO; is the object temperature. TO; TCs - ambient temperature, K. Further, as can be seen from the formula, to obtain an output analog signal corresponding only to the object temperature, the signal is summed-up with an analog signal and obtained from the external ambient temperature transducer, having first converted it with a transducer to the form vc where is the proportionality coefficient. When summing, it is necessary to obviously ensure the equality of the coefficients with the arguments K., KAA2, which can be done with the help of an additional amplifier. Thus, at the output of the measuring circuit, an analog signal is obtained in the form: where Kj is the proportionality coefficient. In contrast to the considered analogue, this pyrometer is characterized by simplicity,. relatively low energy consumption, insignificant hardware costs, as well as the use of elements of wide application. In addition, the scheme provides for automatic recording of the ambient temperature, which ensures higher accuracy and convenience in the operation of the device. The disadvantages of this device are relatively high requirements for the amplifier-converter units for obtaining precise measurement accuracy. In addition, since the output analog signal in the method under consideration is proportional to the radiation power, rather than the object temperature, in order to further obtain information about the temperature, an additional conversion of the output signal is required proportional to the fourth degree root, the purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and reduce power consumption. The goal is achieved by the fact that a pyrometer containing an optical system, an obturator, a main and auxiliary thermal sensors, a shaper of a reference signal, an amplifier and a recording device are connected, the control input of the synchronous detector is connected to the output of the reference signal shaper, and its output is connected to the input matching stage, the output of the latter is connected to the registering device, a DC signal converter is inserted, which corresponds to the ambient temperature, in a variable, first resistive divider, variable signal adder, second resistive divider, subtractive variable signal device, third resistive divider, switch, mechanical spring drive and rotary tachometer, with the output of additional thermal sensor connected to the converter, the control input of which is connected to the reference driver the signal, the output of the converter is connected to the first cut of the true case, the output of this divider is connected to one of the inputs of the adder, the second input of which is connected to the output of the main the second sensor is connected to the output of the second resistive divider, the input of which is connected to the output of the driver of the reference signal, the output of the subtractive device is connected to the third resistive divider, the output of which is divine to the amplifier, controlling the inputs of the second and third resistive dividers are connected to the combinator, and the shutter is kinematically connected to a mechanical spring drive and a tacho rotor. The drawing schematically shows the proposed device. . The device contains an optical system 1, a main thermal sensor 2, in the particular case of a pyroelectric sensor, an obturator 3, a source of luminous flux 4, a shaper of a reference signal 5 consisting of a photodetector 6 of visible radiation and an amplifier-forger 7, an environmental temperature sensor 8 , converter 9 of the DC signal taken from this temperature sensor into the AC signal, adder 10, subtractive device 11, resistive dividers 12, 13 and 14, switch 15, selective amplifier 16, synchronous detector 17, s stage 18 reads the recording unit 19, the motor 20 with tachometer generator 21.. The operation of the device can be justified as follows. At the input of the main thermal sensor, in the particular case of pyroelectric, when the shutter rotates, infrared radiation from the object and the shutter surface is received alternately due to their heating temperature. In this case, the heating temperature of the picker is determined by the ambient temperature. The output signal of this sensor has the following dependence on temperature where TU is the object surface temperature; Tg is the ambient temperature; 5l - the steepness of the sensor converter; , are the conversion coefficients of the radiant flux associated with the geometry of the reception of radiation; - the sign that determines the frequency of the signal; ijj is the interrupt frequency; t - time The amplitude characteristics of this sensor are approximated by linear sections with equal intervals of temperatures from the object and the environment. In accordance with the linear approximation, the expression for the output signal of the thermal sensor can be represented as xstg-nujt, where ti is the conversion slope on the i-TOM linear portion of the amplitude characteristic of the main thermometer 1 sensor depending on the object temperature; tr; - the slope of the transformation on the J-TOM linear plot of the 1-peak characteristic from the main sensor depending on the ambient temperature; but. and b. - weighting factors O or 1) J T. and T. are the initial values of the absolute temperature of the object and the environment at the starting points of the i-ro and j-ro linear sections, respectively; n is the number of linear sections; dT linear temperature ranges at each site; 5e. nSgi.- approximation error on linear sections; i and j - numbers chose ah linear sections on amplitude ha; Depending on the temperature of the object and the environment at the time of measurement, the characteristics of the main thermal sensor are transformed with the help of a contact additional thermal sensor to the ambient current electrical signal, synchronous to the frequency with the main thermal sensor signal. In general, the amplitude characteristic of this converter is it can also be approximated by a piecewise linear dependence which can be written as, H (.nu, t. where -y is the slope of the transform on the J-TOM segment of the amplitude characteristics of this sensor in accordance with - ambient temperature; approximation error. Select linear sections on the amplitude characteristics of both sensors in accordance with the temperature of the environment at the time of measurement and produce a phase summation of the signals in the sensors. corresponding to the form (o) jrjKi (s; n-Svn): Lot or without taking into account the approximation errors, since theoretically it can be made as small as desired, we obtain. (T, .iTj5.Vu) t. The entire range of measured temperature is divided into subranges in accordance with the linear sections of the amplitude characteristic of the main thermal sensor. And for each subrange set the appropriate multiplying factor. For each subband, the base compensating signals of the same frequency, but opposite to the phase, are formed, and in magnitude they correspond to the beginning of the subbands. In this case, the reference compensation signals can be written in the form of st ridut), where the amplitude value of the reference signal corresponding to the beginning of the i-ro subband. A subband of the measured temperature is selected and summation (phase subtraction) of the measurement and a reference signal corresponding to the selected subband is performed. After summation, subsequent amplification and detection, an analog signal is obtained proportional to the temperature of the object, which can be read on a scale registered by the device, taking into account the multiplier M corresponding to the selected subband (,..., P). where k is the conversion ratio of the measuring path. In order to match the output analog signal with the scale of the reading device, simultaneously with the phase subtraction, the steepness of the linear sections is corrected, for example, by changing the transmission coefficient of the measurement signal. Thus, the increase in accuracy can be achieved due to the fact that the measuring signal is formed at the input of the measuring path and the processing of the variable signal received from the main thermal sensor (subdividing, totaling, subtracting, etc.) is carried out and, therefore, no additional the amplification path for generating an analog signal corresponding to the external ambient temperature, and there is no need for further processing of the analog output signal corresponding to the measured temperature (BECAUSE within each of the subranges, the electrical signal is linearly dependent on the measured temperature. The device operates as follows. The optical system 1 focuses IR radiation from the object onto the receiving platform of the main thermal sensor (for example, pyroelectric) 2. C The purpose of converting a constant effective heat flux into a variable is using a shutter 3, kinematically associated with a mechanical drive (prop; motor) 20. By means of a photodetector 6 This photoresistor, installed in this way with respect to the obturator, that the visible beam of light coming into it interrupts synchronously (like the infrared and emission flow), and the former 7 forms a reference signal that is synchronous in frequency with the information signal removed from the main temperature sensor 2.

С целью получени переменного сиг нала, синхронного по частоте с сигна лом основного термодатчика от контактного термодатчика температуры окружающей среды 8, например терморе .зистора, используетс преобразователь 9, на вход которого поступает сигнал с этого датчика, а управление производитс от формировател опорного , сигнала 5; Сигнал с преобразовател 9 подают на первый делитель 12, который предназначен дл формировани сигнала, соответствующего температуре окружающей среды в момент измерени , равного по величине амплитудному значению основного датчика, имеющего зависимость от этой же температуры (соответствующей излучению поверхности обтюратора J. С делител 12 и датчика 2 сигналы подают на сум матор 10, который производит фазное суммирование этих сигналов, после чего с выхода сумматора снимают изме рительный сигнал, завис щий только от температуры объекта.In order to obtain a variable signal synchronous in frequency with the signal of the main thermal sensor from the contact thermal sensor of the ambient temperature 8, for example, the thermistor of the resistor, a converter 9 is used, the input of which receives a signal from this sensor, and the control is performed from the driver of the reference 5 ; The signal from the converter 9 is fed to the first divider 12, which is designed to generate a signal corresponding to the ambient temperature at the time of measurement, equal in magnitude to the amplitude value of the main sensor, having a dependence on the same temperature (corresponding to the radiation from the surface of the obturator J. 2, signals are sent to the summator 10, which produces a phase summation of these signals, after which a measuring signal is taken from the output of the adder, depending only on the temperature of the object.

Практически выравнивание передаточных характеристик датчиков в зависимости от температуры окружюащей среды осуществл етс следующим образом .Practically, the alignment of the transfer characteristics of the sensors as a function of the ambient temperature is carried out as follows.

Исключаетс сигнал с основного датчика, например, путем подсоединени выхода этого датчика к корпусу и тем самым на выходе регистрирующего устройства производитс индикаци температуры внешней среды. Если измерительный прибор зашкаливает или не соответствует установленньом пределам калибровки, тогда выставл етс делитель 12 до тех пор, пока показани на шкале не установ тс в заданные пределы. На второй делитель 13 поступает сигнал с усилител -формировател 7.The signal from the main sensor is eliminated, for example, by connecting the output of this sensor to the housing, and thereby indicating the ambient temperature at the output of the recording device. If the measuring device goes off scale or does not meet the established calibration limits, then a divider 12 is set until the readings on the scale are within the specified limits. The second divider 13 receives a signal from the amplifier-former 7.

С помощью делител 13 производитс формирование дополнительных опорных сигналов, которые соответствуют началам измерительных поддиапазонов. ,С целью выбора необходимого измери тельного поддиапазона с помощью этого делител 13 сигналы подаютс , например, с помощью (оммутатора 15 последовательно на вход вычитающего устройства 11,на второй вход которого поступает сигнал с выхода сумматора 10. При этом операци фаз«ого вычитани измерительного сигнала с опорными сигналами производитс до тех пор, пока выходной сигнал не соответствует установленным пределам шкалы регистрирующего устройства.Using divider 13, additional reference signals are generated that correspond to the beginnings of the measuring subbands. In order to select the required measuring subband using this divider 13, signals are supplied, for example, using (a switch 15 to the input of a subtracting device 11, the second input of which receives a signal from the output of the adder 10. At the same time, the phase of reading the measuring signal with reference signals is produced until the output signal corresponds to the established limits of the scale of the recording device.

Одновременно с переключением опорных сигналов или поддиапазонов с помощьи коммутатора 15 производитс коррекци выбранного поддиапазона с помощью третьего делител 14.Simultaneously with the switching of the reference signals or subbands using the switch 15, the selected subband is corrected using the third divider 14.

Далее измерительный сигнал поступает на усилитель 16, который, как правило, выполн етс избирательным с целью повышени помехоустойчивости измерительной схемы. Сигнал с выхода усилител 15 поступает на сигнальный вход синхронного детектора 17, на управл ющий вход которого поступает сигнал с формировател опорного напр жени 5.Next, the measurement signal is supplied to the amplifier 16, which, as a rule, is selectively made in order to increase the noise immunity of the measurement circuit. The signal from the output of the amplifier 15 is fed to the signal input of the synchronous detector 17, the control input of which receives a signal from the reference voltage driver 5.

Далее аналоговый сигнал с синхронного детектора 17 поступает на вход согласующего каскада 18, выход которого соединен с аналоговым реи истрирующим устройством 19, например малогабаритным микроамперметром или вопьметром .Next, the analog signal from the synchronous detector 17 is fed to the input of a matching cascade 18, the output of which is connected to an analog receiver with a attriting device 19, for example, a compact microammeter or a meter.

С целью обеспечени полного автономного питани измерительной схемы дл получени необходимой ЭДС используют тахогенератор 21, который кинематически св зан с обтюратором 3 и механическим двигателем 20 с пружинным заводом.In order to provide complete autonomous power supply to the measuring circuit, a tachogenerator 21 is used to obtain the necessary EMF, which is kinematically connected with the obturator 3 and the mechanical engine 20 with a spring factory.

Предлагаемое устройство с точки зрени точностных характеристик, энергопотреблени и удобства использовани выгодно отличаетс от прототпа . Поскольку сигналы с датчиков поступают на один измерительный тракт, то тем самым уменьшаютс требовани к усилительно-преобразовательным блокам и соответственно гарантируетс более высока точность при измерени х . Кроме того, в схеме устройства используетс меньшее число активных узлов, требующих существенного энергопотреблени (не требуетс активного усилительного тракта дл сигнала с датчика внешней температуры ).The proposed device, in terms of accuracy, power consumption and ease of use, is advantageously different from prototype. Since the signals from the sensors are sent to one measuring path, this reduces the requirements for the amplifier-converter units and, accordingly, guarantees a higher accuracy in the measurements. In addition, the device circuit uses a smaller number of active nodes that require significant power consumption (no active amplifying path is required for the signal from the external temperature sensor).

В схеме производитс решение необходимых алгоритмов в процессе измерений с малыми сигналами на уровне первичного преобразовани неэлектрической величины в электрический сигнал и, тем самым, требуетс меньше энергопотреблени при формировании опорных сигналов и сигнала, соответствующего температуре окружающей среды.The scheme produces the solution of the necessary algorithms in the course of measurements with small signals at the level of the primary conversion of a non-electric quantity into an electrical signal and, thus, requires less power consumption when generating reference signals and a signal corresponding to the ambient temperature.

Поскольку регистрирующее устройство работает на одном пределе шкалы, котора имеет линейную зависимость от измер емой температуры, уменьшаютс аппаратурные затраты йри преобразовании аналохового сигнала с помощью АЦП в цифровой отсчет.Since the recording device operates at one scale limit, which has a linear dependence on the measured temperature, the hardware costs of converting the analog signal using an ADC to a digital sample are reduced.

19nineteen

Claims

A PYROMETER containing an optical system, an obturator, primary and secondary temperature sensors, a driver of a reference signal, a connected amplifier and a synchronous detector, a matching cascade and a recording device, the control input of a synchronous detector connected to the output of the driver of the reference signal, and its output connected to the input of the matching cascade, the output of the latter is connected to a recording device, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurement and reduce energy consumption, a dc signal converter corresponding to the ambient temperature into an alternating one, a first resistive divider, an adder of alternating signals, a second resistive divider, a subtractor of alternating signals, a third resistive divider, a switch, a mechanical spring drive and a tachogenerator with a rotor, the output of an additional temperature sensor being connected to a converter, the control input of which is connected to the driver of the reference signal, the output of the converter is connected to the first resistive divider, the output of this divider is connected to one of the inputs of the adder, the second input of which is connected to the output of the main temperature sensor, and the output of this adder is connected to the first input of the subtractor, the second input of which is connected to the output of the second resistive divider, the input of which is connected to the output of the driver of the input, the subtractive device output is connected to the third resistive divider, the output of which is connected to the amplifier, the control inputs of the second and third resistive yen with the switch, the spring is nematically connected other drive and nerator.

dividers connection shutter kitty mechanical rotor tacho-

SP m yes