DOI: 10.14489/td.2022.03.pp.052-057

Шилин А. Н., Мак Б. В., Коптелова И. А.
ЦИФРОВОЙ ПИРОМЕТР СПЕКТРАЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ
(с. 52-57)

Аннотация. Проведен сравнительный анализ основных оптико-электронных пирометров: радиационных и спектрального отношения. Основной погрешностью оптико-электронных пирометров является методическая составляющая, что обусловлено непостоянством коэффициента излучения поверхности материала изделия, который зависит от материала, состояния поверхности материала и температуры. При измерении температуры сложно учесть эту зависимость, поскольку отсутствуют аналитические выражения. На практике коэффициент излучения поверхности материала изделия определяется ориентировочно с помощью справочников. Из анализа двух основных оптико-электронных пирометров следует, что у пирометров спектрального отношения методическая погрешность меньше, чем у радиационных пирометров, а при измерении температуры серых тел эта составляющая погрешности отсутствует. Для обоснования технической реализации был проведен анализ существующих схем обработки информации пирометров спектрального отношения – логометрических преобразователей. Установлено, что для реаизации цифрового пирометра спектрального отношения целесообразно использовать преобразователь с двухтактным интегрированием. Этот цифровой пирометр спектрального отношения в сравнении с известной схемой реализации выполняет три функции, а именно функции двух аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифрового логометрического преобразователя блока. Кроме того, такой цифровой пирометр спектрального отношения имеет хорошую защиту от сетевой помехи и позволяет значительно уменьшить влияние на погрешность измерения факторов, имеющих мультипликативный характер. Приведена методика выбора длин волн светофильтров и приемников излучения с необходимыми спектральными характеристиками для заданного диапазона измеряемых температур.

Ключевые слова:  излучение нагретых тел, коэффициент излучения, пирометрия, пирометры спектрального отношения, оптико-электронные приборы, преобразователи с двухтактным интегрированием.

Shilin А. N., Mac B. V., Koptelova I. A.
DIGITAL PYROMETER OF SPECTRAL RATIO
(pp. 52-57)

Abstract. The article provides a comparative analysis of the main optoelectronic pyrometers: radiation and spectral ratio. The main error of optoelectronic pyrometers is a methodological component, which is due to the inconstancy of the radiation coefficient of the surface of the material of the product, which depends on the material, the state of the surface of the material and temperature. When measuring temperature, it is difficult to take into account this dependence, since there are no analytical expressions. In practice, the radiation coefficient of the surface of the material of the product is determined approximately using reference books. From the analysis of the two main optoelectronic pyrometers, it follows that the methodological error of spectral ratio pyrometers is less than that of radiation pyrometers, and when measuring the temperature of gray bodies, this component of the error is absent. To substantiate the technical implementation, the analysis of existing information processing schemes of spectral ratio pyrometers - ratiometric converters was carried out. The analysis revealed that it is advisable to use a converter with push-pull integration to implement a digital pyrometer of spectral ratio. This digital pyrometer of spectral ratio, in comparison with the known implementation scheme, performs three functions, namely the functions of two analog-to-digital converters (ADC) and a digital ratiometric converter of the unit. In addition, such a digital pyrometer of spectral ratio has good protection against network interference and can significantly reduce the influence on the measurement error of factors having a multiplicative nature. A technique for selecting the wavelengths of light filters and radiation detectors with the required spectral characteristics for a given range of measured temperatures is presented.

Keywords: radiation from heated bodies, radiation coefficient, pyrometry, spectral ratio pyrometers, optoelectronic devices, converters with push-pull integration.