Разработка и исследование принципов построения и схемы оптического трехспектрального пирометра

• Автор: Шелковой, Денис Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 158 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по теории, способам и устройствам бесконтактного измерения температуры поверхности объектов

1.1 Пирометрия при постоянном и известном коэффициенте

излучения поверхности объекта

1.1.1 Пирометрия суммарного излучения

1.1.2 Пирометрия частичного излучения

1.1.3 Метод пирометрии спектрального отношения

1.1.4 Пирометрия двойного спектрального отношения

1.1.5 Методы повышения точности измерения «условных» температур

1.2 Методы пирометрии для определения истинной температуры поверхности объекта

1.2.1 Метод исключения влияния коэффициента излучения за счет использования избыточной информации в значениях температуры
1.2.2 Устройство пирометра, одновременно определяющего истинную температуру и коэффициент излучения при условии, что коэффициент излучения постоянный или
слабо зависит от температуры
1.2.3 Устройство цветового пирометра истинной температуры
1.2.4 Метод пирометрии, использующий аппроксимацию спектрального коэффициента излучения исследуемого объекта в конденсированной фазе
1.2.5 Метод наименьших квадратов в определении истинной температуры поверхности некоторых материалов

1.2.6 Метод определения температуры поверхности пирометром
с адиабатической насадкой
1.2.7 Метод бихроматической пирометрии истинных температур
1.2.8 Многоволновой метод измерений температуры в пирометрии
1.3 Основные методы расчета температурной чувствительности оптико-электронных систем измерения температур
1.4 Влияние постороннего излучения на результаты измерения температуры тел
1.5 Выводы к разделу
2 Теория, принципы построения, оптическая и электрическая схема
оптического трехспектрального пирометра
2.1 Теория работы пирометра в отсутствии воздействия излучения
помех
2.2 Обобщение теории работы пирометра в условиях наличия
внешних и внутренних помех
2.3 Алгоритм и программа моделирования и управления работой пирометра
2.4 Функциональная схема трехспектрального оптического
пирометра и принцип его работы
2.5 Оптическая схема пирометра
2.5.1 Состав схемы
2.5.2 Выбор поля зрения, фокусного расстояния и диаметра входного зрачка объектива пирометра
2.5.3 Методика и результаты расчета габаритных и конструктивных параметров объектива
2.5.4 Выбор спектральных фильтров пирометра
2.5.5 Аберрационный расчет оптической схемы пирометра

2.6 Структурная электрическая схема оптического трехспектрального пирометра
2.6.1 Состав пирометра
2.6.2 Приемно-усилительный блок
2.6.3 Блок обработки и управления
2.7 Выбор исходных данных для моделирования работы пирометра. Результаты моделирования
2.8 Анализ критерия работы оптического трехспектрального пирометра
2.9 Экспериментальная установка для измерений температуры макетом трехспектрального пирометра. Методика и результаты измерений
2.10 Выводы к разделу
3 Теория, математическая модель и результаты расчетов пороговой
температурной чувствительности оптического трехспектральпого пирометра при наличии внутренних и внешних помех
3.1 Пороговая температурная чувствительность пирометра с учетом собственного излучения объекта и влияния излучения фона и оптических элементов пирометра
3.1.1 Теория пороговой температурной чувствительности пирометра при наличии помех однородного фона и излучения оптических элементов схемы
3.1.2 Исходные данные для проведения расчетов пороговой температурной чувствительности
3.1.3 Анализ результатов расчетов пороговой температурной чувствительности пирометра
3.2 Методика расчета чувствительности пирометра при воздействии помех неоднородного фона

стью, пропорциональной логарифмам соответствующих спектральных яркостей; переключатели 8, 8Ь работающие синхронно с диском обтюратора, причем частота переключений контактов переключателя 81 в два раза превышает частоту переключений контактов переключателя 8; нагрузочные сопротивления В. в цепи выходного каскада ограничителя 6, причем 7?»гпнугр, где гвнугр. - внутреннее сопротивление приборов 7,7 ц переменные сопротивления г в цепи приборов 7 и 7].

Рисунок 2 — Структурная схема цветового пирометра истинной температуры
В диск обтюратора вставлены четыре спектральных фильтра, подобранные таким образом, что суммарная частотная характеристика каждого из них совместно с фотоэлементом соответственно имеет значения эффективных длин

волн А-], к2, 2 и ?'-з Спектральные фильтры, имеющие значение Х,2 и 2 одинаковые, но спектральный фильтр, со значением эффективной длины волн Х2 имеет неселективно поглощающую сетку, уменьшающую проходящий световой поток в ц раз. Фильтры подбирают таким образом, чтобы эффективные длины волн , %2, и Хз были связаны соотношением