Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Методику розрахунку пірометричного давача температури

Вінницький національний технічний університет

Кафедра автоматики та інформаційно-вимірювальної техніки

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни “Елементи та пристрої систем управління та автоматики”

на тему: РОЗРОБКА МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ ПІРОМЕТРИЧНОГО ДАВАЧА ТЕМПЕРАТУРИ

Студента 4 курсу 1СІ-09б групи

напряму підготовки 6.050201«Системна інженерія»

спеціальності 7.05020101 «Автоматики і обчислювальної техніки»

Шишкова С.М.

Керівник к.т.н., доцент Бевз О.М.

Національна шкала ___________________

Кількість балів: _____ Оцінка: ECTS ____

Члени комісії:

м. Вінниця – 2013 рік

Індивідуальне завдання № 028

на курсову роботу

з курсу “ Елементи та пристрої систем управління та автоматики ”

Розробити: Методику розрахунку пірометричного давача температури.

Вимоги до розробки:

Діапазон вимірюваних температур 0 ... 300 ° С.
Роздільна здатність - 2 °С.
Похибка вимірювання - 1%.
Оптична роздільна здатність - 14:1.
Час встановлення - не більше 500 мс.
Діапазон ІЧ хвиль - 8 ... 14 нм.
Джерело живлення - 4,5 В.
Зарядний пристрій - 12 В, 300 мА.
Тип індикатора - рідкокристалічний.

Примітка:

Пристрій для вимірювання температури безконтактним способом з використанням пірометричного давача повинен бути виконаний на елементній базі широкого застосування і містити мінімум спеціалізованих елементів.

Затверджено на засіданні кафедри 29 серпня 2012 р. Протокол № 1

Дата видачі 18 січня 2013 р. Керівник проекту

Завдання отримав

АНОТАЦІЯ

В даній курсовій роботі розроблено методику розрахунку пірометричного давача температури, розглянуто основні схеми пірометрів, принцип їх роботи та основні характеристики. На основі розглянутих відомостей розроблено алгоритм розрахунку, згідно якого написано програму для розрахунку основних параметрів пірометричних давачів.

АННОТАЦИЯ

В данной курсовой работе разработана методика расчета пирометрических датчика, рассмотрены основные схемы пирометров, принцип их работы и основные характеристики. На основе рассмотренных сведений разработан алгоритм расчета, согласно которому написано программу для расчета основных параметров пирометрических датчиков.

ANNOTATION

In this course work was developed methods for calculating pyrometric temperature sensor, was considered the main circuit pyrometers, principle of their work and main characteristics. Based on the information reviewed was developed algorithm and was written program to calculate the main parameters of pyrometric sensors.

ЗМІСТ

ВСТУП 5

1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ 6

1.1 Огляд основних способів вимірювання температури 6

1.2 Безконтактне вимірювання температури 13

1.3 Пірометричні давачі 20

2 РОЗРОБКА МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ 24

2.1 Розробка функціональної схеми пристрою безконтактного вимірювання температури 24

2.2 Розрахункова модель роботи пристрою 27

2.3 Оптимізація розрахунків. 30

3 ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ ПРИСТРОЮ ДЛЯ БЕЗКОНТАКТНОГО ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ 33

4 РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ 37

4.1 Вибір мови програмування. 37

4.2 Розробка схеми програми. 38

4.3 Тестовий приклад 39

ВИСНОВКИ 42

ЛІТЕРАТУРА 44

ДОДАТКИ 46

Додаток А (обов’язковий) – Схема програми розрахунку 47

Додаток Б (обов’язковий) – Лістинг програми 49

Додаток В (обов’язковий) - Свідоцтво на авторський твір 51

ВСТУП

Температура як фізична величина є одним з визначальних параметрів стану певного об’єкта, що дозволяють контролювати протікання різних виробничих процесів. Вимірювання температури - найважливіше джерело інформації про хід фізичних явищ і про зміну стану речовини. Оскільки з усіх термодинамічних функцій стану речовини температура найбільш вивчена в метрологічному відношенні, її корисніше вимірювати взамін прямого вимірювання ряду характеристик об'єкта, що залежать від його стану і безпосередньо цікавлять технолога. До таких характеристик відносяться енергія речовини, його хімічна активність, в'язкість, твердість, зміна його хімічної або фазової рівноваги, швидкість зміни структури, теплове розширення, зміна електричних і магнітних властивостей і т.д.

У той же час вимірюванню температури контактними методами за допомогою термометрів, що приводяться в тепловий контакт з об'єктом вимірювання, притаманні специфічні труднощі, різко зростаючі в міру підвищення температури. Ці труднощі пов'язані з вибором матеріалу для чутливого елемента, які б забезпечували стабільність показань і мінімальний вплив на об'єкт вимірів, з вибором ізоляційних матеріалів для електричних термометрів. Похибки, пов'язані при контактних вимірах з недосконалістю теплової рівноваги між термометром і об'єктом, з поганим тепловим контактом і сторонніми тепловими впливами можуть бути значними.

Вимірювання температури по тепловому випромінюванню створює можливість обійти всі ці труднощі, так як відсутній прямий вплив температури на конструкційні матеріали вимірювального приладу, а саме вимірювання здійснюється безконтактно.

1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

1.1 Огляд основних способів вимірювання температури

Температурою називають величину, що характеризує тепловий стан тіла. Згідно кінетичної теорії температуру визначають як міру кінетикою енергії поступального руху молекул. Звідси температурою називають умовну статистичну величину, прямо пропорційну середній кінетичній енергії молекул тіла.

Всі пропоновані температурні шкали будувалися (за рідкісним винятком) однаковим шляхом: двом (щонайменше) постійним точкам присвоювалися певні числові значення і передбачалося, що видима термометрична властивість використовуваної в термометрі речовини лінійно пов'язана з температурою [1].

(1.1)

де k – коефіцієнт пропорційності;

E – термометрична властивість;

D – константа, що визначає початок шкали.

Беручи для двох постійних точок певні значення температур, можна обчислити постійні k, D і на цій основі побудувати температурну шкалу. При зміні температури коефіцієнт k змінюється, при чому по різному для різних термометричних речовин. Тому термометри, побудовані на базі різних термометричних речовин з рівномірною градусною шкалою, давали при температурах, відмінних від температур постійних точок, різні свідчення. Останні ставали особливо помітними при високих (на багато вищих температури кипіння води) і дуже низьких температурах. [2]

Термодинамічна шкала тотожна шкалі ідеального газу, побудованої на залежності тиску ідеального газу від температури. Закони зміни тиску від температури для реальних газів відхиляються від ідеальних, але поправки на відхилення реальних газів невеликі і можуть бути встановлені з високим ступенем точності. Тому, спостерігаючи за розширенням реальних газів і вводячи поправки, можна оцінити температуру за термодинамічною шкалою.

На початку XX століття широко застосовувалися шкали Цельсія і Реомюра, а в наукових роботах - також шкали Кельвіна та воднева. Перерахунки з однієї шкали на іншу створювали великі труднощі і приводили до ряду непорозумінь. Тому в 1933 році було прийнято рішення про введення Міжнародної температурної шкали (МТШ) [3].

Досвід застосування МТШ показав необхідність внесення до неї низки уточнень і доповнень, щоб по можливості максимально наблизити її до термодинамічної шкали. Тому МТШ була переглянута і приведена у відповідність зі станом знань того часу. У 1960 році було затверджено нове "Положення про міжнародну практичну температурну шкалу" 1948 року.

Температуру вимірюють за допомогою датчиків, що використовують різні термометричні властивості рідин, газів і твердих тіл. Існують десятки різних датчиків, застосовуваних у промисловості, при наукових дослідженнях, для спеціальних цілей [4].

Перелічимо найбільш поширені термометричні властивості, на основі яких функціонують датчики температури:

– теплове розширення;

– зміна тиску;

– зміна електричного опору;

– термоелектричні ефекти;

– теплове випромінювання.

Приклади пристроїв для вимірювання температури в залежності від використовуваної термоелектричної властивості приведені в таблиці 1.1 [5].

Таблиця 1.1 – Пристрої для виміру температури

Термометрична властивість	Назва пристрою
Теплове розширення	Рідинні скляні термометри
Зміна тиску	Манометричні термометри
Зміна електричного опору	Електричні термометри опору
Зміна електричного опору	Напівпровідникові термометри опору.
Термоелектричні ефекти	Термоелектричні термометри (термопари) стандартизовані
Термоелектричні ефекти	Термоелектричні термометри (термопари) спеціальні
Теплове випромінювання	Оптичні пірометри
	Радіаціонні пірометри
	Фотоелектричні пірометри
	Колірні пірометри

Найстаріші пристрої для вимірювання температури - рідинні скляні термометри - використовують термометричну властивість теплового розширення тіл. Дія термометрів грунтується на відмінності коефіцієнтів теплового розширення термометричної речовини і оболонки, в якій вона знаходиться (термометричного скла або рідше кварцу) [6].

Рисунок 1.1 – Скляний термометр

Рідинний термометр складається з скляного балона 1, капілярної трубки 3 і запасного резервуара 4 (рисунок 1,1). Термометрична речовина 2 заповнює баллон та частково капілярну трубку. Вільний простір в капілярній трубці і в запасному резервуарі заповнюється інертним газом або може перебувати під вакуумом. Запасний резервуар або виступаюча за верхнім поділом шкали частина капілярної трубки служить для оберігання термометра від пошкодження при надмірному перегріванні [7].

В якості термометричної речовини найчастіше застосовують хімічно чисту ртуть. Вона не змочує скла і залишається рідкою в широкому інтервалі температур. Крім ртуті в якості термометричної речовини в скляних термометрах застосовуються і інші рідини, переважно органічного походження. Наприклад: метиловий і етиловий спирт, гас, пентан, толуол, галій, амальгама талія.

Основні переваги скляних рідинних термометрів - простота вживання і досить висока точність вимірювання навіть для термометрів серійного виготовлення. До недоліків скляних термометрів можна віднести: погану видимість шкали (якщо не застосовувати спеціальної збільшувальної оптики) і неможливість автоматичного запису показань, передачі свідчень на відстань і ремонту.

У лабораторних та інших термометрів, градуйованих і призначених для вимірювання при зануренні у вимірюване середовище до відлічуваного ділення, можуть виникати систематичні похибки за рахунок виступаючого столика термометра. Якщо капілярна трубка буде занурена у вимірюване середовище не повністю, то температура виступаючої частини капілярної трубки буде відрізнятися від температури вимірюваного середовища, в результаті виникне похибка вимірювання. Поправку в градусах на виступаючий стовпчик у показання термометра можна внести по рівнянню:

, (1.2)

(1.3)

де – коефіцієнт видимого об’ємного теплового розширення термометричної рідини в склі,

t – дійсна температура вимірюваного середовища,

t_в.с. – температура виступаючого стовпчика, виміряна з допомогою додаткового термометра,

n – число градусів в виступаючому стовпчику.

У термометрів, призначених для роботи з неповним зануренням, може виникнути аналогічна систематична похибка, якщо температура навколишнього середовища, а отже, і виступаючого стовпчика будуть відрізнятися від його температури при градуюванні [8].

Похибка у цьому випадку:

(1.4)

де – температура виступаючого стовпчика при градуюванні (в першому наближенні допустимо вважати, що ),

– середня температура виступаючого стовпчика.

Поправки можуть мати великі значення у термометрів з органічними термометричними рідинами, для яких коефіцієнт приблизно на порядок вище, ніж у ртутних термометрів [9].

Дія манометричних термометрів заснована на використанні залежності тиску речовини при постійному об'ємі від температури. Замкнута вимірювальна система манометричного термометра складається (рисунок 1,2) з чутливого елементу, що сприймає температуру вимірюваного середовища, - металевого термобалона 1, робочого елементу манометра 2, що вимірює тиск в системі, довгого з'єднувального металевого капіляра 3. При зміні температури вимірюваного середовища тиск в системі змінюється, в результаті чого чутливий елемент переміщує стрілку або перо за шкалою манометра [10].

Рисунок 1.2 – Манометрический термометр

Перевагами манометричних термометрів є простота конструкції і застосування, можливість дистанційного вимірювання температури і можливість автоматичного запису показань. До недоліків манометричних термометрів відносяться: відносно невисока точність вимірювання (клас точності 1,6; 2,5; 4,0 і рідше 1,0); невелика відстань дистанційної передачі показань і труднощі ремонту при розгерметизації вимірювальної системи.

Повірка показань манометричних термометрів проводиться тими ж методами і засобами, що і скляних рідинних.

Термоелектричні термометри характеризуються високою точністю і надійністю, можливістю використання в системах автоматичного контролю та регулювання, що значною мірою визначає хід технологічного процесу в металургійних агрегатах.

Сутність термоелектричного методу полягає у виникненні ЕРС в провіднику, кінці якого мають різну температуру. Для того, щоб виміряти ЕРС, що виникла, її порівнюють з ЕРС іншого провідника, що утворює з першим термоелектричну пару AB в ланцюзі якої потече струм [11].

Результуюча термо-ЕРС ланцюга, що складається з двох різних провідників A і B дорівнює:

(1.5)

де та – різниця потенціалів між провідниками А і B при температурах і , відповідно.

Термо-ЕРС даної пари залежить тільки від температури і і не залежить від розмірів термоелектродів (довжини, діаметру), величин теплопровідності і питомого електроопору.

Для збільшення чутливості термоелектричного методу вимірювання температури в ряді випадків застосовують термобатареї: кілька послідовно включених термопар, робочі кінці яких знаходяться при температурі , вільні при відомій і постійній температурі .

Принцип дії електричних термометрів опору заснований на використанні залежності електричного опору речовини від температури. Знаючи дану залежність, по зміні величини опору термометра робиться про температуру середовища, в яку він занурений. Вихідним параметром пристрою є електрична величина, яка може бути виміряна з досить високою точністю, передана на великі відстані і безпосередньо використана в системах автоматичного контролю та регулювання.

В якості матеріалів для виготовлення чутливих елементів ТО використовуються чисті метали: платина, мідь, нікель, залізо і напівпровідники. Зміна електроопору даного матеріалу при зміні температури характеризується температурним коефіцієнтом опору, який обчислюється за формулою [12]:

(1.6)

де t – температура матеріалу;

и – електричний опір відповідно при 0 ºС и температуре t.

Опір напівпровідників із збільшенням температури різко зменшується. Тобто вони мають негативний температурний коефіцієнт опору, який фактично на порядок більше, ніж у металів. Напівпровідникові термометри опору (ТОНП) в основному застосовуються для вимірювання низьких температур.

Перевагами ТОНП є невеликі габарити, мала інерційність, високий коефіцієнт.

Однак вони мають і істотні недоліки:

- нелінійний характер залежності опору від температури;

- відсутність відтворюваності складу, а також градуювальної характеристики, що виключає взаємозамінність окремих ТО даного типу. Це призводить до випуску ТОНП з індивідуальним градуюванням [13].

1.2 Безконтактне вимірювання температури

Про температуру нагрітого тіла можна судити на підставі вимірювання параметрів його теплового випромінювання, що представляє собою електромагнітні хвилі різної довжини. Чим вища температура тіла, тим більше енергії воно випромінює. Датчики, дія яких заснована на вимірюванні теплового випромінювання, називають пірометричними сенсорами. Одним з головних переваг даних пристроїв є відсутність впливу вимірювача на температурне поле нагрітого тіла, так як в процесі вимірювання вони не вступають в безпосередній контакт один з одним. Тому дані методи отримали назву безконтактних. [14]

На підставі законів випромінювання розроблені датчики наступних типів:

- датчик сумарного випромінювання (СВ) - вимірюється повна енергія випромінювання;

- датчик часткового випромінювання (ЧВ) - вимірюється енергія в обмеженій фільтром (або приймачем) ділянці спектра;

- датчики спектрального відношення (СпВ) - вимірюється відношення енергії фіксованих ділянок спектра.

В залежності від типу датчика розрізняються радіаційна, яскравісна, колірна температури [15].

Радіаційною температурою реального тіла Т_р називають температуру, при якій повна потужність абсолютно чорного тіла (АЧТ) дорівнює повній енергії випромінювання даного тіла при дійсній температурі Т_д.

Яскравісною температурою реального тіла Т_я називають температуру, при якій щільність потоку спектрального випромінювання АЧТ дорівнює щільності потоку спектрального випромінювання реального тіла для тієї ж довжини хвилі (або вузького інтервалу спектру) при дійсній температурі Т_д.

Колірною температурою реального тіла Т_к називають температуру, при якій відношення густин потоків випромінювання АЧТ для двох довжин хвиль дорівнює відношенню густини потоків випромінювань реального тіла для тих же довжин хвиль при дійсній температурі Т_д.

До датчиків часткового випромінювання, що вимірюють яскравісну температуру об'єкта, відносяться монохроматичні оптичні пірометри і фотоелектричні пірометри, що вимірюють енергію потоку у вузькому діапазоні довжин хвиль.[16]

Принцип дії оптичних датчиків заснований на використанні залежності щільності потоку монохроматичного випромінювання від температури. На рисунку 1.3 представлена схема оптичного пірометра з "зникаючою" ниткою, принцип дії якого заснований на порівнянні яскравості об'єкта вимірювання та градуйованого джерела випромінювання в певній довжині хвилі.

Зображення випромінювача 1 лінзою 2 і діафрагмою 4 об'єктива пірометра фокусується в площині нитки розжарювання лампи 5. Оператор через діафрагму 6 лінзу 8 окуляра і червоний світлофільтр 7 на тлі розжареного тіла бачить нитку лампи. Переміщуючи движок реостата 11, оператор змінює силу струму, що проходить через лампу, і домагається зрівнювання яскравості нитки і яскравості випромінювача. Якщо яскравість нитки менше яскравості тіла, то вона на його фоні виглядає чорною смужкою, при більшій температурі нитки вона буде виглядати, як світла дуга на більш темному тлі [17].

Рисунок 1.3 – Оптичний датчик теплового випромінювання

При рівності яскравості випромінювача і нитки остання "зникає" з поля зору оператора. Цей момент свідчить про рівність яскравісних температур об'єкта вимірювання і нитки лампи. Живлення лампи здійснюється за допомогою батареї 10. Прилад 9, фіксуючий силу струму, що протікає у вимірювальному колі, заздалегідь проградуйований в значеннях залежності між силою струму і яскравісною температурою АЧТ, що дозволяє робити зчитування результату в ºС [18].

Фотоелектричні датчики часткового випромінювання забезпечують безперервне автоматичне вимірювання та реєстрацію температури. Їх принцип дії заснований на використанні залежності інтенсивності випромінювання від температури у вузькому інтервалі довжин хвиль спектру. В якості приймачів в даних пристроях використовуються фотодіоди, фотоопори, фотоелементи і фотопомножувачі.

Фотоелектричні датчики часткового випромінювання діляться на дві групи:

- в яких мірою температури об'єкта є безпосередньо величина потоку приймача випромінювання;

- які містять стабільне джерело випромінювання, при чому фотоприймач служить лише індикатором рівності яркостей даного джерела і об'єкта [19].

Рисунок 1.4 – Фотоелектричний датчик теплового випромінювання

На рисунку 1.4 наведена схема фотоелектричного датчика, що відноситься до другої групи. У ньому в якості приймача випромінювання застосовується фотоелемент. Потік від випромінювача 1 лінзою 2 і діафрагмою 3 об'єктиву фокусується на отворі 7 в утримувачі світлофільтру 5 таким чином, щоб зображення ділянки поверхні випромінювача перекривало даний отвір. У цьому випадку величина світлового потоку, падаючого на катод фотоелемента 6, розташованого за світлофільтром, визначається яскравістю випромінювача, тобто його температурою. В утримувачі світлофільтру розташовано ще один отвір 8, через який на фотоелемент потрапляє потік від лампи зворотного зв'язку 17. Світлові потоки від випромінювача 1 і лампи 17 подаються на катод поперемінно з частотою 50 Гц, що забезпечується за допомогою вібруючої заслінки 9. Зворотно-поступальний рух заслінки забезпечується за допомогою котушки збудження 10 і постійного магніту 12. У вібраторі відбувається перемагнічування сталевого якоря 11, який з частотою 50 Гц почерзі притягається полюсами магніту 12 і переміщує заслінку 9. При розходженні світлових потоків випромінювача 1 і лампи 17 в струмі фотоелемента з'явиться змінна складова, що має частоту 50 Гц і амплітуду, пропорційну різниці даних потоків. Підсилювач 13 забезпечує посилення змінної складової, а фазовий детектор 14 подальше її випрямлення. Отриманий вихідний сигнал подається на лампу, що викликає зміну сили струму розжарювання. Це буде відбуватися до тих пір, поки на катоді фотоелемента світлові потоки від двох джерел не зрівняються. Отже, струм лампи зворотного зв'язку однозначно пов'язаний з яскравісною температурою об'єкта вимірювання.

У ланцюг лампи 17 включено калібрований опір 16, падіння напруги на якому пропорційно силі струму й вимірюється швидкодіючим потенціометром 15, забезпеченим температурною шкалою. Окуляр 4 забезпечує наводку пристрою на об'єкт вимірювання.

Датчики спектрального відношення вимірюють температуру кольору об'єкта по відношенню інтенсивностей випромінювання в двох певних ділянках спектру, кожна з яких характеризується ефективною довжиною хвилі l.

На рисунку 1.5 наведена схема двоканального датчика спектрального відношення (СпВ), в якому перетворення енергії в електричні сигнали проводиться за допомогою двох кремнієвих фотодіодів. Потік випромінювання від об'єкта вимірювання 1 за допомогою оптичної системи, що складається з лінз 2, апертурною і польовий діафрагми 3, передається на інтерференційний світлофільтр 4. Останній забезпечує виділення двох потоків, кожен з яких характеризується власним спектром. Дані потоки потрапляють на кремнієві фотодіоди 7, які перетворять випромінювання в фотострум, що протікає через опір R1 і R2, включені в вимірювальну схему вторинного реєструючого приладу - логометр. Різниця падінь напруг на опорах подається на вхід підсилювача 5, вихідний сигнал якого надходить на реверсивний двигун 6, що переміщає движок реохорда R2 і стрілку щодо шкали настання балансу, відповідної вимірюваної температури [20].

Рисунок 1.5 – Датчик спектрального відношення теплового випромінювання

Інтерференційний фільтр 4 є напівпрозорим дзеркалом, що має високий коефіцієнт пропускання в одній і високий коефіцієнт відбиття в іншій області спектра. Дзеркало 8 і окуляр 9 забезпечують візуальну наводку об'єктива пірометра на об'єкт вимірювання. Для зменшення похибки від впливу навколишньої температури фільтр 4 і приймачі випромінювання 7 поміщені в термостат.

Датчики сумарного випромінювання вимірюють радіаційну температуру тіла, тому їх часто називають радіаційними. Принцип дії даних вимірювачів температури заснований на використанні закону Стефана-Больцмана. Однак у випадку застосування оптичних систем в СІ визначення температури ведеться по щільності інтегрального випромінювання не у всьому інтервалі довжин хвиль, а значно меншому: для скла робочий діапазон складає 0.4 - 2.5, а для плавленого кварцу 0.4 - 4 мкм [21].

Рисунок 1.6 – Датчик суммарного теплового випромінювання

Датчик виконується у вигляді телескопа, лінза об'єктива якого фокусується на термочутливому приймачі випромінювання нагрітого тіла. В якості термочутливого елементу використовуються термопари, термобатареї, болометри (металеві та напівпровідникові), біметалічні спіралі і т.п. Найбільш широко застосовуються термобатареї (рисунок 1.6, а), в яких використовується 6-10 мініатюрних термопар (наприклад, Хромель-Копелева), з'єднаних послідовно. Потік випромінювання потрапляє на розклепані у вигляді тонких зачорнених пелюсток робочих кінців 4 термопар 2. Вільні кінці термопар приварюються до тонких пластинок 1, закріплених на слюдяних кільцях 3. Металеві виводи 5 служать для приєднання до вимірювального приладу, в якості якого зазвичай використовуються потенціометри або мілівольтметри. Робочі кінці термопар поглинають падаючу енергію і нагріваються. Вільні кінці знаходяться поза зоною потоку випромінювання і мають температуру корпусу телескопа. У результаті виникнення перепаду температур термобатарея розвиває термо-ЕРС, пропорційну температурі робочих спаїв, а отже, і температурі об'єкта вимірювання [22].

На рисунку 1.6, б показано пристрій телескопа СВ. Він включає: корпус 1 з діафрагмою 7; об'єктив, що має скляну або кварцову лінзу 2, установлювану у втулці 13, що угвинчується в корпус; блок термобатареї, що складається з самої термобатареї 3, корпусу 5, відростка, на який нагвинчується рухома діафрагма 6, і контактних гвинтів 10; компенсаційний мідний опір 4, шунтуючий термобатареї і забезпечуючий зменшення впливу вимірювань температури телескопа на показання пірометра; окуляр, що включає лінзу 8 і захисне скло 9. Фланець 11 служить для кріплення корпусу до захисної арматури, що забезпечує роботу пірометра в тяжких умовах металургійного виробництва.

Отримання стандартного градуювання забезпечується переміщенням діафрагми 6, зубчастий вінець якої зчленований з зубами трубки 12. Діафрагма, встановлювана в телескопі, обмежує тілесний кут візування, що виключає вплив на показання розмірів випромінювача і його відстані від датчика. При цьому на термобатареї потрапляє випромінювання тільки з певної невеликої ділянки об'єкта вимірювання. Розміри цієї ділянки визначаються за показником візування, який є відношенням найменшого діаметру випромінювача до відстані від об'єкта вимірювання до об'єктива телескопа. При цьому зображення кола, вписаного в випромінювач, повністю перекриває отвір діафрагми 6, що знаходиться перед термобатареєю.

Телескопи з показником візування більше 1/16 є ширококутними, а з показником, рівним або меншим 1/16, - вузькокутними. При вимірюванні температури в схему пірометра між телескопом і вторинним приладом (мілівольтметром або потенціометром) включається панель зрівняльних і еквівалентних опорів. Вона забезпечує постійне навантаження телескопа при роботі з одним або двома вторинними приладами, а також заміну телескопа одного градуювання на телескоп іншого градуювання [22].

1.3 Пірометричні давачі

На даний момент випускається безліч різних пірометричних датчиків. Розглянемо деякі з них.

Датчики фірми Murata.

Піроелектричні інфрачервоні чутливі елементи фірми Murata, мають високу чутливість і надійне виконання, що є можливим завдяки керамічній та пакувальній технології Murata, яка розвивалася багато років.

Особливості датчиків:

- висока чутливість і чудове співвідношення С / Ш;

- висока стабільність до температурних змін;

- висока несприйнятливість до зовнішньої завади;

- високе відношення якість-ціна.

Інфрачервоний піроелектричний SMD датчик Murata IRS-A200ST01

Схема підключення та габаритні характеристики SMD датчика IRS-A200ST01 наведено на рисунку 1.7 [23].

Рисунок 1.7 – Габаритні характеристики і електрична схема сенсора

Методику розрахунку пірометричного давача температури 📙 Курсовая → 🆔 126722