VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Разработка новых устройств бесконтактного измерения температуры имеет в настоящее время важное техническое и социальное значение в области оптической пирометрии.

Предварительный патентно-информационный поиск показал, что высокими показателями качества обладает, например, способ бесконтактного измерения тепловых данных движущегося объекта [1], заключающийся в оптическом приеме сигнала теплового излучения объекта, в спектральном разложении сигнала и в формировании изображения спектра излучения на поверхности матрицы приемников, сигналы с выхода которых обрабатываются процессорным блоком. Процессорная обработка состоит в инвариантной к виду параметра объекта аппроксимации сигналов аппроксимантами банка данных каждого параметра объекта, выборе наиболее точной аппроксиманты и выводе соответствующего ей значения параметра и погрешности его определения.

Объекты-аналоги этого технического решения по Международной патентной классификации входят в группу G01J5, которая и выбрана в качестве предметной области академического изобретательства.

Обликовое решение новой технической системы определено с использованием метода экспресс-изобретательства [2]: выявлены объекты-представители выбранной предметной области [1, 3, 4], проведена их декомпозиция и нормирование основных признаков, выполнен ретроспективный анализ и прогнозирование с учетом закономерностей развития социосферы и техносферы. Установлено, что цели и основные признаки эволюционируют в направлении повышения сложности конструкции при ограниченных возможностях применения и точности измерений.

Таким образом, выявлены условие конкурентоспособности, цель и пути разработки технического решения. Для обеспечения изобретательского уровня выбрано преодоление следующего технического противоречия: упрощение конструкции до возможности мобильной реализации для тепловых исследований поверхности объекта при повышении точности измерений.

Техническая реализация полученного обликового решения проведена путем последовательной разработки функциональной и структурной схем. От приведенного выше описания прототипа новое решение отличается тем, что оптическая система выполнена в виде оптического зонда, объектив которого направлен на измерительную площадку введенной близкорасположенной теплоизлучающей поверхности, а коннектор расположен на сфере Роуланда и направлен по оптической линии, на которой последовательно расположены блок спектрального разложения и расположенная на сфере Роуланда матрица приемников, выход/вход которой соединен с процессорным блоком, выполненным с возможностью вычисления температуры объекта и погрешности её определения по методу спектральных отношений с учетом эквивалентной длины волны.

Этим достигнуто упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений, что обеспечивает повышенные конкурентоспособность устройства и вероятность коммерческой реализации как патента, так и соответствующих промышленных изделий.

По материалам работы подготовлен ряд публикаций [5, 6], подана в ФИПС РФ заявка на патентование и получен патент Российской Федерации [7].

Литература

1. Патент RU 2421695, G01J5/60. Способ бесконтактного измерения тепловых данных движущегося объекта / В.Н. Бодров, Б.С. Мельников, Г.И. Обидин // БИ. 20.06.2011.

2. Мельников Б.С., Бодров В.Н., Обидин Г.И. Поисковое проектирование в оптоэлектронике :Учебн. пос. – М. :Издательство МЭИ, 2000. 80 с.

3. Патент RU 2213942, G01J5/60. Устройство бесконтактного измерения температуры / В.Н. Бодров, Б.С. Мельников, Г.И. Обидин // БИ. 10.10.2003.

4. Патент US 4605314, G01J5/24. Spectral discrimination pyrometer / Stenmark Lars // 12.08.1986.

5. Бодров В.Н., Лебедев С.В. Определение температуры по спектру излучения при монотонной характеристике излучательной способности. – Приборы, 2011. №11, с. 51-55.

6. Лебедев С.В. Спектральное устройство определения температуры и излучательной способности пирометрируемой поверхности: автореф. дис. ... к.т.н. : 05.11.07 / НИУ «МЭИ». – Москва, 2013. – 20 с. – (Рук. проф. В.Н. Бодров).

7. Патент RU 135127, G01J5/60. Устройство бесконтактного измерения температуры / В.Н. Бодров, С.В. Лебедев, Б.С. Мельников // БИ. 27.11.2013.

Код для цитирования: Скопировать