Способ измерения абсолютной температуры в прозрачных изотропных средах

Способ измерения абсолютной температуры в прозрачных изотропных средах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()742725

ИЗОБевЕТЕ Н ИЯ

Союз Советскмк

Социалистмческик

Республик

Ф

"/ = =:

"l т

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Зая влено 14.03.78 (21) 2590584/18-10 (51)М. Кл.

6 01 К 11/00 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет (23) Приоритет

IIo делам изобретеиий и открытий (53) УЙК 536.53 (088.8) Опубликовано 25 06.80 Бюллетень ¹23

Дата опубликования описания 25.06 80 (72) Авторы изобретения

Н. А. Романюк и А. М. Костецкии

Львовский государственный университет им, И. Франко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ

ТЕМПЕРАТУРЫ В ПРОЗРАЧНЫХ

ИЗОТРОПНЫХ СРЕДАХ

1О

Изобретение относится к технике измерения и задания абсолютной температуры s изотропных прозрачных средах, например в объеме криостатов, автоклавов, кристаллизаторов, в агрессивных средах, в условиях вибрации и при необходимости дистанционных измерений.

Известные способы измерения и задания температуры основываются на разнообразных физических законах: излучение черного тела, законы идеального газа, температурные зависимости объема, цвета и сопротивления материалов, электродвижущей силы термопар, вращение осей оптической индикатрисы (12 — f32

Однако известные способы требуют тонких измерений длины, сопротивления, тока, утла и т.п. или приращений этих величин и поэтому не обладают достаточной помехоустойчивостью. На измеряемые величины накладываются побочные эффекты, связанные с градиентами температур в подводящих проводниках, с контактной разностью потенциалов, с нестабильностью источников излучения и др.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату при использовании является оптический способ измерения температуры, заключающийся в размещении двуосного кристалла в диагональное положение между скрещенными николями, освещении и монохроматическим светом от источника с постоянной длиной волны, измерении величины интенсивности прошедшего светового потока, зависящего от температуры (42.

Недостатком известного способа является то, что рн связан с количественными измерениями фототока, с необходимостью стабилизации источника излучения монохроматического

csera и поэтому не обладает достаточной помехоустойчивостью, а также сложны средства, используемые для реализации.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и упрощение аппаратурной реализации способа.

Эта цель достигается тем, что кристалл, обладающий свойством перехода из оптически двуосного в оптически одноосный, освещают

742725 4 качественные изменения (уменьшение до минимума) регистрируемой интенсивности прошедшего светового потока или вида и ориентации коноскопических фигур, По найденной длине волны, используя предварительную градуировку, определяют измеряемую температуру.

В частности, для Л 632,8 нм температура перехода t -124 С, а для Л. 441,6 нм—

t -60 С (фиг. 2). При этом— о dt 64 С,.

10 дЛ 191,2 нм —, т.е. при точности задания длины вол3 нм ны dA 0,1 нм, точность определения температуры при данной градуировке составляет— 003 С.

При работе только в видимой области спектра (400 — 700 нм) измеряют температуру в пределах от + 40 до — 130 С. Интервал измерения температуры расширяется работой в более широкой области спектра и применении- ем в качестве термочувствительного элемента

Л, других кристаллов. я Таким образом, предлагаемьй способ не ен- связан с количественными измерениями фототока, не требует стабилизации интенсивности источника излучения. Причем средства регистрации (глаз, фытоэлемент, фотоумножитель) минимума интенсивности светового потока слабо влияют на точность определения темпеЭО ратуры, поскольку для измерения используется качественньй эффект (минимум интенсивности), который позволяет измерять абсолютную .темнературу в отсутствие механического контакта с регистрирующими приборами, обладает более высокой помехоусточивостью, простотой теха- нического решения, дешевизной технических средств осуществления.

3 вдоль острой биссектрисы источником света с переменной длиной волны, фиксируют значение длины волны, при котором регистрируют качественные изменения интенсивности прошедшего света или качественные изменения вида наблюдаемой коноскопической фигуры и, используя предварительную градуировку, по зафиксированной длине волны определяют измеряемую температуру.

На фиг. 1 показано сечение оптической индикатрисы отрицательного кристалла{А=сопат) и соответствующий вид коноскопической фигуры при различных температурах; на фиг. 2 приведена температурная зависимость угла меж ду оптическими осями кристаллов натрий-аммоний-тартрата-тетрагидрата (аммониевая сегнетова соль)при двух значениях длины волны;

1,1 = Л 632,8 нм;,2,2 — Л = 441,6 нм.

Кристалл устанавливают в диагональное по/ ложение между скрещенными николями, освещают вдоль острой биссектрисы светом переме ной длины волны. Находят длину волны света при которой наблюдают качественные иэменени интенсивности прошедшего света, либо качеств ные изменения вида коноскопических фигур.

Для измерения температуры используется соот ветствие температуры перехода То определенно длине волны света Л, при которой имеют мест описанные выше изменения интенсивности света либо вида коноскопической картины. Исполь зуя спектральный прибор, набор интерференци онных фильтров либо излучение лазеров, мож но измерять непрерывные либо дискретные зна чения температуры в определенном интервале.

Интервал и точность измерения температуры зависят от типа кристалла, применяемого в к честве термочувствительного элемента и от ха рактеристик спектрального прибора (дисперсия диапазон длин волн) .

При осуществлении данного способа изме- 4, рения температуры толщина образца, применяемого в качестве термочувствительного элемента, должна удовлетворять условия:

d(og — пщ) КЛ = 0,25Л (n — максимальная, и — средняя оси индикатрисы кристалла). 45

lA

В этом случае !Л становится однозначной, а порядки К > 1 — неактуальными.

Пример реализации данного способа в качестве термочувствительного элемента используют кристаллы HlrpaH-аммоний — тартрата — тетрагид 5О рата.;-Перпендикулярноi острой биссектрисы этого кристалла вырезают образец толщиной

0,5 мм, площадью 2 см и обрабатывают поверхности больших. граней. Затем образец устанавливают в диагональное положение между скрещенными николями и помещают в измеряемую среду Образец освещают от источника света переменной длины волны Л и устанавливают то значение Л, лри котором наблюдают

Формула изобретения

Способ измерения абсолютной температуры в прозрачных изотропных средах, включающий освещение кристалла, помещенного в диагональное положение между скрещенными николями, и регистрацию интенсивности прошедшего светового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и упрощения аппаратурной реализации способа, кристалл, обладающий свойством перехода из оптически двуосиого в оптически одноосный, освещают вдоль острой биссектрисы источником света с переменной длиной волны, фиксируют значение длины волны, при котором регистрируют качественные изменения прошедшего света или качественные изменения вида наблюдаемой коноскопической фигуры и, используя предварительную градуировку, по зафиксированной длине волны определяют изме. ряемую температуру.

742725

6а

Т Те

TC Te а) Т Ti

Фы2

Составитель Н. Горшкова

Техред М.Петко

Корректор М. Пожо

Редактор В. Зарванская

Подписное

Тираж 713

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.Заказ 3602/10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Основные понятия и современные методы измерения температуры.-Сборник материалов симпозиума по методам и приборам для температурных измерений, М., "Металлургия", 1967.

2. Исследования в области температурных юме. рений. Под ред. И. И. Керенкова. Л,, "Энергия", 1975.

З.Орлова M.П. Точные измерения низких темпе. ратур.М., 1972.

4. Акцептованная заявка Японии У48-13477 С, Уб — 337,кл.G 01 К 11/ОО,НКИ Н!ЕВ,опублик.

27.04. 1973 (прототип) .