[其他]校正反射輻射功率密度的光學高溫計

無效

• 申請號: 86108489
• 申請日: 1986-11-14
• 公開（公告）號: CN86108489A
• 公開（公告）日: 1987-06-17
• 發明（設計）人: 埃內斯托·蘇亞雷斯-岡薩雷斯
• 申請（專利權）人: 聯合工藝公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/60;G01K11/00;G01K13/08
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬

本發明涉及光學高溫計，特別是涉及具有能量信號差分處理的雙光譜光學高溫計。

光學高溫計在測量技術中是眾所周知的，它在惡劣的環境中或在不能使用常規的接觸式高溫測量技術的溫度下已經得到了廣泛的應用。這種裝置是根據從目標發出的輻射能量來計算出其溫度的。它通過測量給定波長范圍內的總輻射量或觀察作為波長函數的光能分布，再采用一種計算方法來確定表面的溫度。光源的溫度越高，較短波長的光能所占的比例就越大。

光學高溫計已被開發來測量渦輪葉片表面的溫度，甚至是其環境必須是燃燒火球的正在運行中的噴氣發動機內的溫度。為了精確測量渦輪葉片的溫度，光學高溫計必須具有校正測量結果的能力，以消除混雜在渦輪葉片發出的輻射中并使其變得模糊不清的燃燒火焰的反射輻射所帶來的影響。

為了區分所接收到的來自目標渦輪葉片的反射輻射和發射輻射，并對由反射輻射引入的觀測溫度的誤差進行補償，已發展了雙光譜區光學高溫計。Gebhart等人在美國專利No.4222663中公開了一種雙波帶（兩種顏色）光學高溫計，它包括兩臺分開的高溫計。每臺高溫計觀測渦輪葉片所發出的光或輻射的全部光譜范圍內的一個不同的但有重疊的分量。

兩臺高溫計在不同的波段上靈敏，并且它受渦輪葉片表面所發出能量的影響也不同。當從火球發出的光（輻射）被葉片反射時，用來檢測較短波段的高溫計更易響應這種附加的反射能量，它的輸出信號比接收較長波長的高溫計以更大的比例增加。因此，反射輻射數量的增減，或在高反射的條件下燃燒火焰溫度的增減將使較短波段的高溫計所指示的溫度成比例地升高或降低。

對于每一臺高溫計，采用一種計算方法從它接收到的光算出渦輪葉片的溫度。這個過程需要將接收功率與溫度的關系線性化，所以不但復雜而且降低了系統的瞬態響應特性。該線性化的溫度信號表示了渦輪葉片的等效黑體溫度。然而熱得多的燃燒火焰的反射能量將使兩臺高溫計各自得到不同的溫度值，兩者都高于葉片實際溫度。附加的溫度校正方法接收每個通道的溫度并確定誤差的大小。溫度校正信號是由各自的光譜范圍而決定的兩個高溫計溫度之差、火球等效黑體溫度以及每臺高溫計信號中存在的反射輻射比例的函數。溫度校正信號的計算是一項艱巨而十分細微的工作過程，這將雙光譜光學高溫計的應用局限于在地面進行的檢測中。

本發明的目的是提供一種用來測量遙遠目標溫度的、具有能量信號差分處理的校正反射輻射功率密度的光學高溫計。

按照本發明，校正反射輻射功率密度的光學高溫計包括一個光導，用來接收來自目標的具有某一光譜寬度、并包含從目標發出的發射組分及從具有等效溫度的火球發出的反射組分的光束;一個檢測器組件，接收目標光束并將其分為第一光束和第二光束，并輸出與它們等價的電信號。第二光束的光譜寬度選擇為目標光束光譜寬度的一部分。高溫計還包括一個信號處理器，用來接收第一和第二信號以及能量比信號。信號處理器由第一信號與能量比信號同第二信號的乘積之差提供反射校正能量信號。

按照本發明的另一種形式，校正反射輻射功率密度的數字式光學高溫計包括一個光導，用來接收來自目標的具有一定光譜寬度的、并包含從目標發出的發射組分及從具有等效溫度的火球發出的反射組分的光束;一個檢測器組件，接收目標光束并將其分為第一光束和第二光束，并且輸出與它們等價的電信號。第二光束的光譜寬度選擇為目標光束光譜寬度的一部分。它還包括一個數字信號處理器，它具有一個存儲裝置用來存儲信號。這些信號包括那些指示大量正確的溫度值的信號，每個都與一個相關的反射校正能量信號（E）的信號值相對應。數字信號處理器還用來接收第一和第二信號以及能量比信號。信號處理器由第一信號與能量比信號同第二信號乘積之差產生反射校正能量信號。信號處理器還將每個反射校正能量信號用存儲在存儲裝置中的大量正確目標溫度中相關的一個表示，并由此輸出一個正確的目標溫度信號。

附圖的簡要說明：

圖1是按照本發明的校正反射輻射功率密度的光學高溫計的放大方塊圖。

圖2是圖1的光學高溫計中采用的模擬信號處理器的放大方塊圖。

圖3是圖2的信號處理器的一個實施例。

圖5是圖2的信號處理器的另一個實施例。

本發明的最佳實施例：

首先參見圖1，在按照本發明的一種高溫計的簡化方塊圖中，校正反射輻射功率密度的光學高溫計10包括有安裝在噴氣發動機外殼14里面的探頭12。該探頭應當安置在可以觀察到諸如旋轉渦輪葉片16和18等目標的位置上。