Способ и устройство бесконтактного определения температуры движущегося объекта с неизвестной степенью излучения - RU2015126765A

1. Способ бесконтактного определения температуры движущегося объекта (10), имеющего неизвестный уровень излучения, в особенности объекта в виде металлического провода, транспортируемого вдоль его продольной оси, включающий следующие операции:

- направляют объект (10) через по меньшей мере один источник (12, 48, 56) излучения, испускающий тепловое излучение и охватывающий объект (10) в большей его части или полностью,

- используя по меньшей мере один детектор (16) излучения, проводят, с пространственным разрешением, измерение теплового излучения в зоне, через которую проходит объект (10), когда его направляют через источник (12, 48, 56) излучения, причем по меньшей мере один детектор (16) излучения детектирует, в дополнение к измеряемому объекту, излучение по меньшей мере одного источника (12, 48, 56) в качестве фонового излучения,

- измеряют температуру движущегося объекта (10) на основе измерения, с пространственным разрешением, теплового излучения, оценивая разность между измеренным тепловым излучением, испускаемым и, возможно, отражаемым указанным по меньшей мере одним источником (12, 48, 56) излучения, и измеренным тепловым излучением, испускаемым и отражаемым движущимся объектом (10), при этом:

- по меньшей мере один источник (12, 48, 56) излучения содержит полый излучатель (12), имеющий входное отверстие и выходное отверстие, причем объект (10) направляют от входного отверстия к выходному отверстию через полый излучатель (12), снабженный по меньшей мере одним измерительным отверстием (14), через которое проводят, с пространственным разрешением, измерение теплового излучения,

- детектором (16) излучения, предназначенным для проведения измерения с пространственным разрешением, детектируют через измерительное отверстие (14) первую зону, в которой движущийся объект (10) находится, при его рассматривании в направлении, перпендикулярном направлению движения объекта, под измерительным отверстием (14), а также вторую зону, в которой движущийся объект (10), при его рассматривании в направлении, перпендикулярном направлению движения объекта, смещен относительно измерительного отверстия (14),

- определяют позицию движущегося объекта, используя значения, измеренные для первой зоны, и из полученных таким образом данных определяют позицию движущегося объекта во второй зоне и для формирования указанной разности используют тепловое излучение, испускаемое и отражаемое движущимся объектом (10) и измеренное для определенной позиции во второй зоне.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один источник (12, 48, 56) излучения содержит по меньшей мере один излучатель, воспроизводящий черный излучатель настолько близко, насколько это возможно.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение теплового излучения, выполняемое с пространственным разрешением, проводят, перемещая, предпочтительно поворачивая, по меньшей мере один детектор (16) излучения.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение теплового излучения, выполняемое с пространственным разрешением, проводят обладающим пространственным разрешением детектором (16) излучения, предпочтительно термографической камерой.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение теплового излучения, выполняемое с пространственным разрешением, проводят через по меньшей мере одно измерительное отверстие (14) в направлении (22), которое относительно продольной оси объекта (10) ориентировано с наклоном, предпочтительно под углом 30°-60°.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что детектор (16) излучения, предназначенный для измерения, с пространственным разрешением, теплового излучения, направляют в сторону измерительного отверстия (14) полого излучателя (12), а также в сторону участка наружной поверхности указанного излучателя, предпочтительно в сторону участка, примыкающего к измерительному отверстию (14), а для формирования указанной разности используют тепловое излучение, испускаемое и, возможно, отражаемое указанным участком наружной поверхности полого излучателя (12).

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измеряют также температуру указанного по меньшей мере одного источника (12, 48, 56) излучения.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что температуру указанного по меньшей мере одного источника (12, 48, 56) излучения регулируют с выведением на заданное значение температуры.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размер, в особенности диаметр, движущегося объекта (10) определяют исходя из разности между измеренным тепловым излучением, испускаемым указанным по меньшей мере одним источником (12, 48, 56) излучения, и измеренным тепловым излучением, испускаемым и отражаемым движущимся объектом (10).

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, исходя из детектированной температуры движущегося объекта (10), регулируют его температуру с выведением ее в заданную точку.

11. Устройство для бесконтактного определения температуры движущегося объекта (10), имеющего неизвестный уровень излучения, в особенности объекта в виде металлического провода, транспортируемого вдоль его продольной оси, содержащее:

- по меньшей мере один источник (12, 48, 56) излучения, способный испускать тепловое излучение, соответствующее известной температуре, и направляющий механизм, посредством которого движущийся объект (10) может быть направлен через указанный по меньшей мере один источник (12, 48, 56) излучения, который охватывает объект (10) в большей его части или полностью,

- по меньшей мере один детектор (16) излучения, который выполнен с возможностью проводить, с пространственным разрешением, измерение теплового излучения в зоне, через которую проходит объект (10), когда его направляют через источник (12, 48, 56) излучения, и с возможностью детектировать, в дополнение к измеряемому объекту, излучение по меньшей мере одного источника (12, 48, 56) в качестве фонового излучения,

- оценочную аппаратуру, которая выполнена с возможностью определять, на основе измерения, с пространственным разрешением, теплового излучения, температуру движущегося объекта (10) путем оценивания разности между измеренным тепловым излучением, испускаемым и, возможно, отражаемым по меньшей мере одним источником (12, 48, 56) излучения, и измеренным тепловым излучением, испускаемым и отражаемым движущимся объектом (10), при этом:

- по меньшей мере один источник (12, 48, 56) излучения содержит полый излучатель (12), имеющий входное отверстие и выходное отверстие, причем направляющий механизм выполнен с возможностью направлять объект (10) от входного отверстия к выходному отверстию через полый излучатель (12), снабженный по меньшей мере одним измерительным отверстием (14), а указанный по меньшей мере один детектор (16) излучения ориентирован так, чтобы обеспечить измерение теплового излучения, с пространственным разрешением, через указанное по меньшей мере одно измерительное отверстие (14),

- детектор (16) излучения, предназначенный для проведения измерения, с пространственным разрешением, теплового излучения, способен детектировать через измерительное отверстие (14) первую зону, в которой движущийся объект (10) находится, при его рассматривании в направлении, перпендикулярном направлению движения объекта, под измерительным отверстием (14), а также вторую зону, в которой движущийся объект (10), при его рассматривании в направлении, перпендикулярном направлению движения объекта, смещен относительно измерительного отверстия (14),

- оценочная аппаратура выполнена с возможностью определения позиции движущегося объекта, используя значения, измеренные для первой зоны, и определения из полученных таким образом данных позиции движущегося объекта во второй зоне, причем оценочная аппаратура способна использовать для формирования указанной разности тепловое излучение, испускаемое и отражаемое движущимся объектом (10) и измеренное для определенной позиции во второй зоне.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что указанный по меньшей мере один источник (12, 48, 56) излучения представляет собой по меньшей мере один излучатель, воспроизводящий черный излучатель настолько близко, насколько это возможно.

13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что содержит перемещающее средство, способное обеспечить перемещение, предпочтительно поворот, по меньшей мере одного детектора (16) излучения, предназначенного для измерения, с пространственным разрешением, теплового излучения.

14. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что по меньшей мере один детектор (16) излучения представляет собой по меньшей мере один детектор (16) излучения, обладающий пространственным разрешением, предпочтительно термографическую камеру.

15. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что по меньшей мере один детектор (16) излучения ориентирован так, чтобы обеспечить измерение теплового излучения через по меньшей мере одно измерительное отверстие (14) в направлении (22), которое относительно продольной оси объекта (10) ориентировано с наклоном, предпочтительно под углом 30°-60°.

16. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что детектор (16) излучения, предназначенный для измерения, с пространственным разрешением, теплового излучения, направлен в сторону измерительного отверстия (14) полого излучателя (12), а также в сторону участка наружной поверхности указанного излучателя, предпочтительно в сторону участка, примыкающего к измерительному отверстию (14), а для формирования указанной разности оценочная аппаратура использует тепловое излучение, испускаемое и, возможно, отражаемое участком наружной поверхности полого излучателя (12).

17. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что содержит дополнительное средство (24) измерения температуры для измерения температуры по меньшей мере одного источника (12, 48, 56).

18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что содержит нагреватель для нагрева по меньшей мере одного источника (12, 48, 56) излучения, и регулировочную аппаратуру, выполненную с возможностью управлять указанным нагревателем так, чтобы температура указанного по меньшей мере одного источника (12, 48, 56) излучения приняла заданное значение.

19. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что оценочная аппаратура выполнена с возможностью определять размер, в особенности диаметр, движущегося объекта (10) с использованием разности между измеренным тепловым излучением, испускаемым и, возможно, отражаемым указанным по меньшей мере одним источником (12, 48, 56) излучения, и измеренным тепловым излучением, испускаемым и отражаемым движущимся объектом (10).

20. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что содержит нагреватель для нагрева движущегося объекта (10) и регулировочную аппаратуру, выполненную с возможностью, исходя из полученной температуры движущегося объекта (10), управлять указанным нагревателем так, чтобы температура движущегося объекта (10) приняла заданное значение.