Pyrometrisen mittausjärjestelmän automatisointi

Abstract

Optisen lämpötilamittauksen virheet voidaan jakaa laitteisto- ja menetelmävirheisiin. Menetelmävirheet, jotka aiheutuvat siitä, että kappaleiden säteilyominaisuudet tunnetaan ainoastaan ns. ideaaliselle mustalle kappaleelle ovat korkeiden lämpötilojen mittauksessa yleensä hallitsevia. Rakensimme TTKK:n korkeiden lämpötilojen laboratorion käyttöön tieteellisen pyrometrisen mittausjärjestelmän, jonka avulla voidaan kokeellisesti tutkia eri mittausmenetelmien käyttäytymistä todellisissa olosuhteissa. Lähtökohtana tarkastelulle oli MP-6000-kaksivärimikropyrometri, jonka liitimme IBM PC/AT-mikrotietokoneeseen. Tarkastelu painottui siihen, miten annetut nopeus- ja tarkkuusvaatimukset toteuttava mittaussysteemi rakennetaan. Lisäksi mittauslaitteiston rakentamisen jälkeen järjestelmän kalibrointiin ja virheanalyysiin syvennyttiin huolella. Näytteenottotaajuuden ajastaminen A/D-muunnoksessa on monesti ongelma, kun muunnettu data halutaan varastoida esim. kovalevylle. Ratkaisimme tämän ongelman rakentamalla pienen tiedonkeruumikron, joka varastoi muunnetun datan 8 kb puskuri-RAM:iin, kun päämikro IBM PC/AT ei ehdi lukea sitä. Mikrojen välisessä tiedonsiirrossa käytettiin yksinkertaisia ja halpoja liityntäpiirejä, joiden nopeus havaittiin 16-bittisen A/D-muuntimen nopeuteen nähden riittäväksi. Mittausjärjestelmän kalibrointi osoitti, että vaikka intensiteetit kalibroitiin ainoastaan n. 1 %:n tarkkuudella, kahta aallonpituutta käyttävien menetelmien kokonaislaitteistovirheeksi saatiin n. 0.1 %. Suoritetuissa lämpötilamittauksissa vakuututtiin järjestelmän toimivuudesta. Hehkuvan teräskappaleen mittaaminen osoitti sen, että emissiivisyystaulukkojen käyttäminen mittausmenetelmien kanssa ei yleensä johda suuriin tarkkuuksiin todellisissa olosuhteissa, sillä kappaleen emissiokyky vaihtelee suuresti mm. oksidoitumisen seurauksena. /Kir09