Основные элементы цифровых измерительных приборов
ИП состоит из двух обязательных узлов; аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифрового отсчетного устройства (ОУ). АЦП выдает код в соответствии со значением измеряемой величины. ОУ отражает это значение в цифровой форме. АЦП применяются также в измерительных, информационных управляющих и других системах и выпускаются промышленностью в качестве самостоятельных средств измерения. Обычно они имеют на выходе двоичный код и могут быть значительно быстрее действовать по сравнению с АЦП, применяемыми в ЦИП. Быстродействие же ЦИП ограничивается инерционностью зрительного восприятия. Многие ЦИП содержат предварительные аналоговые преобразователи (АП). Их используют для изменения масштаба входной величины Х или ее преобразования в другую величину y=f(x), более удобную для выбранного метода кодирования.
Монохроматические пирометры Монохроматические пирометры (иногда называют оптическими или визуаль-ными) воспринимают излучение в столь узком диапазоне длин волн, что оно счи-тается монохроматическим (обычно это излучение красной части спектра с λ = 0,65 мкм). Этот участок спектра выделяется светофильтром в сочетании с кри-вой чувствительности измерения.
Принципиальная схема квазимонохроматического пирометра с исчезающей нитью представлена на рис. 3.15. Излучение от объекта измерения 1 проходит че-рез объектив 2 и фокусируется в плоскости 3. В этой же плоскости расположена нить пирометрической лампы 4. Изображение объекта измерения и нити пиро-метрической лампы видны наблюдателю 6 через окуляр 5. Между нитью пиро-метрической лампы и окуляром располагается красный светофильтр 7. Между объективом и нитью пирометрической лампы может вводиться поглощающее стекло 8. Для изменения накала нити применяется электронный блок 9, который изменяет ток, проходящий через нить пирометрической лампы. Значение тока измеряется цифровым индикатором, отградуированным в значе-ниях яркостной температуры.
Квазимонохроматический пирометр предусматривает измерение температуры по спектральной энергетической яркости тела, т.е. по излучению при определен-ной длине волны. Для монохроматизации (выделения определенной длины вол-ны) излучения в пирометре устанавливается светофильтр.
Рис. 3.15. Принципиальная схема квазимонохроматического пирометра с исчезающей нитью накала:
1 — объект измерения; 2 — объектив; 3 — плоскость фокусирования ; 4 — пирометри-ческая лампа; 5 — окуляр; 6 — наблюдатель; 7— красный светофильтр; 8 — поглощающее стекло; 9 — электронный блок
Пирометры полного и частичного излучения
Пирометры полного излучения (обычно называются радиационными) воспри-нимают излучение в столь широком спектральном интервале, что зависимость интегральной энергетической яркости от температуры с достаточной точностью описывается законом Стефана—Больцмана, связывающим энергию излучения абсолютно черного тела с его температурой.
пирометре полного излучения температура тела определяется по инте-гральной энергетической яркости излучения.
Энергетическая яркость излучения в пирометрическом преобразователе пре-образуется в электрический сигнал, величина которого измеряется во внутрен-нем преобразователе.
Принципиальная схема пирометра с термобатареей приведена на рис. 3.16. Излучение от измеряемого тела 1 поступает на объектив (линзу) телескопа 2 и через диафрагму 3 фокусируется на горячих спаях термобатареи 4, заключенной в специальную колбу.
ТермоЭДС батареи поступает на вход вторичного измерительного преобра-зователя ПВ-0. Для визирования первичного преобразователя на объект измере-ния служит окуляр 6 и диафрагма 7, через которые наблюдатель 8 осуществляет визирование.
Рис. 3.16. Принципиальная схема пирометра полного излучения с батареей:
1 — объект измерения; 2 — объектив телескопа; 3, 7 — диафрагма; 4 — термобатарея; 5
— вторичный измерительный преобразователь ПВ-О; б — окуляр; 8 — наблюдатель
пирометре спектрального отношения температура тел определяется по от-
ношению спектральных энергетических яркостей для двух длин волн.
Одна из схем пирометра спектрального отношения представлена на рис. 3.17. Излучение от измеряемого тела 1 поступает в объектив 2 пирометра и затем на фильтр из фосфида индия 5, на котором световой поток частично отражается и через зеркало 4 направляется на кремневый фотоэлемент 5. Под влиянием света на фотоэлементе возникает фотоЭДС Ul1 . Другая часть светового потока час-
тично
пропускается фильтром 3,
отражается от внутренней плоскости и
через зеркало 6
направляется на фотоэлемент 7,
на котором возникает фотоЭДС Ul
2
.
Рис. 3.17. Принципиальная схема пирометра спектрального отношения:
— объект измерения; 2 — объектив; 3 — фильтр; 4,6 — зеркало; 5, 7 — фотоэлементы; 8
— реохорд; 9 — усилитель; 10 — реверсивный двигатель; 11 – резистор; 12 – стабилизатор напряжения