Способ дистанционного измерения температуры жидкостей и веществ, находящихся в расплавленном состоянии

Способ дистанционного измерения температуры жидкостей и веществ, находящихся в расплавленном состоянии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Способ используется в термометрии для дистанционного определения температуры расплавов веществ, в частности жидкостей. Может использоваться в металлургии, метеои гидрологии. Сущность изобретения заключается в регистрации температуры расплава по величине концентрации растворенного в нем контрольного вещества. В качестве такого вещества используют один из растворенных газов. Концентрацию газа определяют по величине рассеянного на нем излучения в полосе одной из комбинационных частот. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (sg)s G 01,3 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Q0

О

Ql (л)

О

Ф (21) 4783506/25 (22) 1 6,01,90 (46) 30.03,93. Бюл. N 12 (71) Институт оптики атмосферы СО АН

СССР (72) И,А.Зинкин и Ю,Д.Копытин (56) Беккиев А,Ю., Гоголинская T.À., Фадеев

В,8, Доклады АН СССР, 1983, т.271 N 4, с.843-853.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 574632, кл. G 01 К 11/28, 1976, (54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОСТЕЙ И

ВЕЩЕСТВ, НАХОДЯЩИХСЯ В РАСПЛАВЛЕННОМ СОСТОЯНИИ

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано в случае, когда требуется дистанционное измерение температуры жидкостей или веществ, находящихся в расплавленном состоянии.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействие измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе дистанционного измерения температуры жидкости, включающем посылку лазерного излучения и регистрацию обратного комбинационно-рассеянного излучения, преобразование его в электрический сигнал, по которому судят об искомом параметре, в соответствии с изобретением, прием излучения ведут на частоте комбинационного рассеяния растворенного в исследуемом веществе газа.

На фиг, 1 изображена установка для реализации способа, где 1 — лазер, 2 — исследуемое вещество, 3 — телескоп, 4—

„,. Ж„„1805304 А1 (57) Способ используется в термометрии для дистанционного определения температуры расплавов веществ, в частности жидкостей.

Может использоваться в металлургии, метео- и гидрологии, Сущность изобретения заключается в регистрации температуры расплава по величине концентрации растворенного в нем контрольного вещества. В качестве такого вещества используют один из растворенных газов. Концентрацию газа определяют по величине рассеянного на нем излучения в полосе одной из комбинационных частот. 2 ил. селектирующее устройство, 5 — ФЭУ, 6—

АЦП, 7 — 3BM.

Предлагаемый способ дистанционного измерения температуры реализуется следующим образом. Импульсное или непрерывное излучение, генерируемое лазером 1, направляется в исследуемую среду 2, образующееся при этом комбинационно-рассеяное излучение собирается с помощью телескопа 3 и направляется на селектирующее устройство 4 (фильтр, монохроматор и др..), обеспечивающее подавление фонового излучения и выделение линии комбинационного рассеяния выбранного газа, растворенного в исследуемом веществе.

Выделенное излучение регистрируется фотоприемником 5, преобразующим оптический сигнал в электрический, величина которого зависит от величины потока комбинационно-рассеянного излучения и, следовательно определяет концентрацию растворенного газа. Полученный электриче1805304 ский сигнал оцифровывается АЦП 6 и далее в цифровом виде поступает в ЭВМ 7, где из него по следующему алгоритму получают информацию о температуре исследуемого вещества, 5

Согласно уравнению лазерной локации, принимаемый сигнал обратного комбинационного рассеяния можно записать в виде уравнения;

Р(r) = Wo ...й д Ni ТРр ТЛ опт, Snp g(г ) . р

® 30

Ni—

Используя полученное значение концентрации растворенного в жидкости i-ro газа, а также уравнение Клапейрона-Клаузиуса, получим:

Ni2 1.1(Топ Т2) (3)

Nlon R Ton — Т2, 3

40 где Т2 — температура исследуемой жидкости, То, — опорное значение температуры исследуемой жидкости, N 2 — измеренная концентрация i-го газа, растворенного в жидкости при температуре Т2, Nion îïoðíoå

45 значение концентрации растворенного газа при температуре жидкости Топ,—, Li = J/(T) теплота испарения газа из исследуемой жидкости.

На уровне (3) можно выразить температуру исследуемого вещества в зависимости от измеряемой концентрации растворенного в нем газа:

55 где P(r) — мощность принимаемого с рассто15 яния r сигнала комбинационного рассеяния, т Оп — пропускание приемной оптики, Япp — площадь приемной оптики, у(г) — геометрический фактор, Wo — энергия зондирующего импульса, с4р — сечение обратного комбинационного рассеяния на молекулах i-го газа; Тд, Тд — коэффициенты пропускания для зондирующего излучения с длиной волны i4 и излучения, соответст- 25 вующего комбинационному рассеянию на длине волны . Из уравнения (1) определяется концентрация растворенного i-го газа (4) п R Т +

Ni

Йon

В конкретной реализации встает вопрос о выборе растворенного газа, функциональной зависимости теплоты испарения выбранного газа от температуры и опорных значениях температуры и соответствующей ей концентрации газа в растворителе, С целью обеспечения наибольшей точности измерений, необходимо принимать сигнал комбинационного рассеяния газа, содержание которого в исследуемом растворе максимально, При этом надо учитывать как физические условия эксперимента, т.е. содержание выбранного газа в газовой среде над исследуемом веществом (для атмосферы газом наибольшей концентрации является азот — 78%), так и свойства самого газа, т,е, его растворимость в данном растворителе (в воде максимальной из атмосферных газов растворимостью обладает СО2), а также сечение обратного комбинационного рассеяния для атмосферных газов, максимальное у кислорода 02. После выбора газа по имеющимся табличным значениям строится график зависимости концентрации растворенного газа от температуры.

На фиг, 2 представлен график функциональной зависимости растворимости атмосферного азота в воде от.температуры раствора. Опорное значение температуры и соответствующее ей значение концентрации растворенного газа также берутся из имеющихся табличных данных. Используя указанные значения растворимости, с помощью уравнения Клапейрона-Клаузиуса решается обратная задача — находится функциональная зависимость теплоты испарения б=)(Т) выбранного газа от температуры раствора.

Формула изобретения

Способ дистанционного измерения температуры жидкостей и веществ, находящихся в расплавленном состоянии, по величине концентрации контрольного вещества, растворенного в расплаве, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, в качестве контрольного вещества используют один из растворенных в расплаве газов, а его концентрацию определяют по величине рассеянного на нем излучения в полосе одной из комбинационных частот.

1805304

Фиг. 2

Редактор

Заказ 935 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 3 г сн

Составитель И.Зинкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец