VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014
СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ДАННЫХ ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА
КомментарииПолная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Разработка новых способов 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, реализованный в устройстве бесконтактного измерения температуры [1], заключающийся в оптическом приеме сигнала теплового излучения объекта, спектральном разложении сигнала, формировании изображения спектра излучения на поверхности матрицы приемников, сигналы с выходов которых обрабатываются процессорным блоком, выполненным с возможностью поиска максимального значения выходного сигнала приемника по матрице приемников, возможностью определения максимального значения производной выходных сигналов приемников по матрице приемников и возможностью вычисления температуры по отношению максимального значения производной выходных сигналов по матрице приемников к максимальному значению выходного сигнала приемника по матрице приемников.
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 недостатками известных решений являются ограниченность числа измеряемых параметров движущегося объекта (только температура) и точности измерений, так как при процессорной обработке для определения максимального значения сигнала по матрице приемников используется энергия только одного приемника, выработавшего максимальный сигнал.
Таким образом, выявлены условие конкурентоспособности, цель и пути разработки технического решения. Для обеспечения изобретательского уровня выбрано преодоление следующего технического противоречия: повышение числа измеряемых параметров движущегося объекта без снижения 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 процессорная обработка состоит в инвариантной к виду параметра объекта (например, температура наблюдаемого объекта, материал объекта и т.п.) аппроксимации всех сигналов матрицы приемников аппроксимантами банка данных каждого параметра объекта, выборе по каждому параметру объекта наиболее точной аппроксиманты и выводе соответствующего ей значения параметра и погрешности его определения.
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 подготовлена и подана в ФИПС РФ заявка на изобретение и получен патент Российской Федерации [5].
Литература1. Патент RU 2213942, G01J5/60. Устройство бесконтактного измерения температуры / В.Н. Бодров, Б.С. Мельников, Г.И. Обидин // БИ. 10.10.2003.
2. Мельников Б.С., Бодров В.Н., Обидин Г.И. Поисковое проектирование в оптоэлектронике :Учебн. пос. – М. :Издательство МЭИ, 2000. 80 с.
3. Патент US 4605314, G01J5/24. Spectral discrimination pyrometer / Stenmark Lars // 12.08.1986.
4. А.с. SU 1803747, G01J 5/60. Устройство для бесконтактного измерения температуры / Моисеев В.Л., Секарэ В.Я. //БИ. 23.03.1993.
5. 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.