УДК 621.307.13

Технічні науки / 7. Трубопрокатне виробництво

Маркіна О.М.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Україна

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ОБ'ЄКТУ ЗА ДОПОМОГОЮ ТЕЛЕВІЗІЙНОЇ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ

Робота присвячена питанню визначення температури за допомогою телевізійної вимірювальної системи (ТВС). Зараз однією з найважливіших задач є проведення експериментальних досліджень з метою визначення температури за допомогою телевізійних засобів вимірювання температури. Створено лабораторний стенд для експериментальних досліджень.

До складу лабораторного стенду входять наступні структурні елементи: 1 – еталонна лампа СИ10–300; 2 – стабілізоване джерело живлення з вбудованими амперметром та вольтметром; 3 – телевізійна передавальна камера; 4 – світлофільтри; 5 – об’єктив; 6 – світло-електричний перетворювач (СЕП); 7 – плата обробки відеосигналу (ПОВ); 8 – персональний комп’ютер (ПК).

Випромінювання від об’єкту, яким є еталонна лампа 1 СИ10-300, потрапляє до оптичної системи, яка складається з світлофільтра 4 та об’єктива 5. Фотооб’єктив 5 формує зображення об’єкта на площині СЕП 6, яким є ПЗЗ-матриця телевізійної передавальної камери 3. Сформований в передавальній камері сигнал подається через пристрій обробки відеосигналу 7 в ПК 8. Подальша обробка сигналу здійснюється спеціалізованим програмним забезпеченням.

Рис. 1. Загальний вигляд стенду для дослідження температури об’єкту за допомогою ТЗВ (1 – лампа СИ 10–300; 2 – стабілізоване джерело живлення;

3 - камера; 4 – об’єктив; 5 – ПК; 6 – монітор)

Запишемо сигнал, що отримано за допомогою ТВС для трьох різних довжин хвиль

; (1)

; (2)

, (3)

де , – коефіцієнти лінійної залежності;

‑ коефіцієнт пропорційності;

, , ‑ коефіцієнт пропускання світлофільтра на довжині хвилі відповідно;

, , ‑ спектральна яскравість об’єкту при відповідно.

Обираємо три фільтри дуже близьких за довжиною хвилі і тому вважаємо, що в цій області коефіцієнт випромінювальної здатності залежить лінійно. Тому і представлено коефіцієнти лінійної залежності , .

Запишемо рівняння один, два три

, (4)

, (5)

. (6)

Віднімемо п’яте рівняння від четвертого та виразимо коефіцієнт температурного розширення з отриманого виразу

(7)

Підставимо отримане значення коефіцієнту до рівняння (5). Формула прийме вид

(8)

Підставимо рівняння вісім в шосте рівняння та виконаємо математичні перетворення.

(9)

Розпишемо яскравість , що отримано при різних довжинах хвиль світлофільтрів за Планком.

(10)

(11)

(12)

Отримані рівняння підставимо в рівняння дев’ять і отримаємо рівняння

Якщо світлофільтри мають однакову довжину хвилі, і відповідно однакові характеристики, тоді можна вважати, що коефіцієнти пропускання світлофільтрів на довжинах хвиль однакові, тобто .

Введемо позначення, що

Рівняння дванадцять відповідно до вище викладеного прийме вид

(13)

Остаточно після деяких математичних перетворень та спрощень, визначимо температуру

.

Висновки: В даній роботі представлено матеріали, що описують методику обчислення та визначення числового значення температури, при отриманні трьох значень сигналів, що визначає телевізійна вимірювальна система. Але визначати ці сигнали необхідно при використанні трьох світлофільтрів, майже однакових за своїми характеристиками. Адже в роботі вводяться позначення рівності світлофільтрів та їх параметрів , а саме довжини хвилі і коефіцієнт пропускання). В якості об’єкту було обрано еталонну лампу СИ 10-300.

Література

1. Маркіна О.М. Перспективи телевізійної пірометрії /О.М.Маркіна/ Інтердисциплінарні дослідження в галузях інформаційних технологій, економіки, математики і техніки: П’ятнадцята Всеукр. наук. Інтернет-конф., 29 – 30 жовтня 2012 р. – Тернопіль, 2012. – С. 53 – 54.

2. Маркіна О.М. Формування вхідного сигналу в телевізійній інформаційно-вимірювальній системі / М.О.Маркін, О.М.Маркіна // ПРИЛАДОБУДУВАННЯ 2011: стан і перспективи : Х наук.-техн. конф., 21 – 22 квітня 2011 р. – К., 2011. – С. 148-149.