Патент ссср 402763

Патент ссср 402763

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

библ» о е,.

О11ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

402763

Союз Советских

Социалистических

Реслублин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 09Х111.1971 (№ 1686580/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 19.Х.1973. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 7.111.1974

М. Кл. G 01k 11/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

УДЫ", 536.5(088.8) Авторы изобретения

lO. P. Войцехов, В. А. Стыблик и М. М. Чернякова

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к терм ометрии и может быть применено, например, при измерении температуры в узлах и устройствах радиоэлектронной аппаратуры, температуры вращающихся и труднодоступных деталей, для измерения температуры газовых и жидких сред и т. д.

Известно устройство, содержащее источник света и термочувствительный элемент, выполненный на основе двух оптически неоднородных компонентов, показатели преломления которых зависят от длины волны света, а температурные коэффициенты их показателей преломления различны по знаку или величине, причем функции одного из компонентов выполняют пластины из прозрачного материала с матированной поверхностью, с которыми находится в оптическом контакте другой компонент. Принцип действия известного устройства основан на рассеивающем свойстве границы оптического контакта двух компонентов для спектрального диапазона, в котором показатели преломления обоих компонентов отличаются между собой, и ее прозрачности для света с длиной волны, при которой показатели преломления обоих компонентов совпадают. Известное устройство характеризуется относительно узким температурным рабочим диапазоном, в пределах которого оно меняет цвет от красного до фиолетового. Так, например, устройства, для измерения температуры, выполненные на основе жидкости и стекла, характеризуемые наибольшей чувствительностью к изменению температуры и в соответствии с этим обеспечивающие наибольшую точность измерения температуры, имеют рабочий температурный диапазон порядка 30—

40 С. При необходимости исследования объекта, температура которого изменяется в бо1р лее широких пределах, приходится использовать ряд аналогичных датчиков с перекрывающимися рабочими температурными диапазонами.

Целью изобретения является расширение рабочего температурного диапазона устройства для измерения температуры. Эта цель достигается тем. что прозрачные пластины, выполняющие функции одного из компонентов устройства. вырезаны из двулучепрелом2р ляющего кристалла параллельно его главной оптической оси, за которыми установлен поляризатор с возможностью вращения.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Условные обозначения на чертеже: 1 — источник белого света; 2 — оптическая система, обеспечивающая коллинсарный световой II)»чок; 3 — пластины из двулучепреломляющего зр кристалла; 4 — жидкость; 5 — поляризатор.

402763

Двулучепреломляющий кристалл, из которого вырезаны пластины 3, и жидкость 4 выбраны с близкими показателями преломления в нужном температурном диапазоне. Матирование поверхности кристаллических пластин

3 производится путем обработки их абразивным порошком либо иными известными методами. Термочувствительный элемент устройства, выполненный на основе пластин и жидкости, освещается белым светом от источника света 1.

Белый свет, проходя через пластины 3 из двулучепреломляющего кристалла, распадается на два ортогонально поляризованных компонента (необыкновенный и обыкновенный лучи), распространяющиеся по кристаллу с различными показателями преломления п1 и и>. Разность между показателями преломления необыкновенного и обыкновенного луча для различных двулучепреломляющих кристаллов изменяется от тысячных долей (n — п — — 0,009, как, например, для кварца) до десятых долей (ng — п — — 0,27, как, например, для нитрата натрия NaNO3). При этом показатели преломления кристалла и жидкости зависят от длины волны, и температурный коэффициент их показателей преломления отличается величиной (у жидкостей он на порядок больше, чем у кристаллов).

Кристалл и жидкость подбирают так, чтобы при некоторой температуре один из показателей преломления кристалла (например, для необыкновенного луча n<) совпал с показателем преломления жидкости при некоторой длине волны спектра белого света. Для света этой длины волны термочувствительный элемент является однородной оптически прозрачной системой, и свет этой длины волны беспрепятственно проходит сквозь элемент.

Для всего остального спектрального диапазона, в том числе для необыкновенного луча п, термочувствительный элемент является оптически неоднородной рассеивающей средой (рассеяние имеет место на двух границах: матированная поверхность кристалла— жидкость). Этот свет рассеивается внутри термочувствительного элемента и сквозь него не проходит.

Таким образом, цвет термочувствительного элемента определяется длиной волны свободно проходящего через него света.

При изменении температуры изменяется длина волны, для которой совпадают показатели преломления кристалла (имеется ввиду только обыкновенный луч) и жидкости.

Свободно через термочувствительный элемент проходит теперь свет другой длины волны.

При этом соответственно изменяется цвет термочувствительного элемента от красного до фиолетового, проходя через все цвета

45 спектра. По изменению цвета термочувствительного элемента можно судить о температуре объекта, на котором он установлен. При дальней шем изменении температуры (например, повышении) показатель преломления жидкости продолжает уменьшаться и начинает совпадать уже с показателем преломления обыкновенного луча п1 при некоторой длине волны. Свет этой длины волны свободно проходит через термочувствительный элемент и определяет его цвет. 11ри изменении температуры снова наблюдается изменение цвета термочувствительного элемента от красного до фиолетового.

Таким образом, устройству на основе двулучепреломляющего кристалла соответствуют два температурных рабочих диапазона, в пределах которых термочувствительный элемент изменяет свой цвет во всем видимом спектральном диапазоне, в отличие от известного устройства, имеющего только один температурный диапазон.

При соответствующем выборе типа двулучепреломляющего кристалла (разности

n< — n>) 1-й и 2-й рабочие диапазоны могут следовать один за другим как, например, в случае применения фтористого магния igFz либо, если это необходимо, могут быть разделены некоторым температурным интервалом, как, например, при использовании пластин из кварца SiO и т. д.

Распознание рабочих температурных диапазонов двухдиапазонного устройства может быть легко произведено с помощью поляризатора 5, установленного на пути прошедшего через термочувствительный элемент света, так как необыкновенный и обыкновенный лучи, соответствующие разным диапазонам, поляризованы ортогонально. Переход с диапазона на диапазон производится поворотом поляризатора.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить температурный рабочий диапазон устройства при сохранении его чувствительности.

Предмет изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света и термочувствительный элемент, выполненный на основе прозрачных пластин с матированной поверхностью, в оптическом контакте с которыми находится другой компонент, отличаюи ееся тем, что, с целью расширения рабочего температурного диапазона устройства, пластины вырезаны из двулучепреломляющего кристалла параллельно его главной оптической оси, за которыми установлен поляризатор с возможностью вращения.

402763

Составитель И. Дубсон

Техред Л. Богданов":! корректоры: В. Петрова и Е. Давыдкина

Редактор С. Андреева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 456/15 Изд. № 2054 sнрахк 7оо Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5