VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Разработка новых способов дистанционного измерения температуры движущихся объектовимеет в настоящее время важное социальное и техническое значение в различных областях техники.

Предварительный патентно-информационный поиск показал, что высокими показателями качества обладает, например, способ, реализованный в устройстве бесконтактного измерения температуры движущегося объекта [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 недостатком известных решений является зависимость измерений от угла направления на движущийся источник излучения, так как при изменении этого угла изменяется положение изображения спектра излучения на поверхности детектора спектра излучения, а стабилизация положения изображения спектра не производится, так как автоматическое визирование на объект не предусмотрено. Дополнительным недостатком является ограниченность 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 точности дистанционного измерения температуры движущегося объекта путем введения автоматического визирования измерителя на движущийся объект и использования энергии не одного, а всех приемников матрицы приемников.

Технический результат состоит в том, что повышается точность измерения температуры движущегося объекта за счет введения автоматического визирования по нулевому потоку спектрального разложения и использования для процессорной обработки энергии всех приемников матрицы приемников.

Техническая реализация полученного обликового решения проведена путем последовательной разработки функциональной и структурной схем. От приведенного выше описания прототипа новое решение отличается тем, что изображение спектра излучения формируют одновременно с оптическим изображением движущегося объекта и обеспечивают непрерывное визирование оптической системы на движущийся объект путем управления приводом визирования, при этом аппроксимируют сигналы матрицы приемников аппроксимантами банка данных функций Планка для множества температур, выбирают наиболее точную аппроксиманту, выводят соответствующее ей значение температуры и погрешность ее определения и аппроксимируют те же сигналы матрицы приемников с использованием банка данных для множества изображений объекта, выбирают наиболее точную аппроксиманту и выводят соответствующее ей значение погрешности распознавания изображения объекта в виде сигнала управления приводом визирования.

Этим достигнуто 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, по которой получен патент Российской Федерации [5].

Литература

1. 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 2396525, G01J5/60. Способ дистанционного измерения температуры движущегося объекта / В.Н. Бодров, М.М. Рассел // БИ. 10.08.10.

Код для цитирования: Скопировать