Устройство для дистанционного измерениятемпературы (его варианты)

Устройство для дистанционного измерениятемпературы (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республнн

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1ц800704 (63) Дополнительное к авт. свид-ву я)м. кл. (22) Заявлено 200379 (21) 2739543/18-10 с присоединением заявки Мо

G 01 К 11/12

Государстаеииый комитет ССС Р ио деяам изобретений и открыти ". (23) Г1риоритет

Опубликовано 300181.Бюллетень.)4х 4

Дата опубликования описания 300181 (53) УДК 536. 53 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Н.Золкин, Ю.A.Êoìàðîâ, В.П.Селютии и Т.Я.Черепанов

1 с г

9 )

t ! (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к тсрмометрии и предназначено для использования в условиях воздействия сильных электромагнитных полей, например для измерения температуры трудно доступных участков силовых трансформаторов, электродвигателей и других электрических машин и аппаратов, Известно устройство для измерения температуры, в котором информация заключена в спектральном составе излучения, прошедшего через некоторый термочувствительный элемент f,1j., Однако анализ спектра излучения в таком устройстве сложен с точки зрения приборной реализации и воэможностей автоматизации в условиях измерения температуры электрических машин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому яв- 20 ляется устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее источник света с блоком питания, световод, термочувствительный элемент в виде полупроводниковой пластины, которая одной стороной прикреплена к торцу световода, а на другой ее стороне укреплен отражатель в виде зеркала или призмы,фотоприемники регистратор. Работа этого устройства ос- ЗО кована на сдвиге края полосы поглощения полупроводника в зависимости от температуры. Линия излучения монохроматического источника света, например светодиода, располагается в области температурного смещения края полосы поглощения. При изменении температуры изменяется коэффициент поглощения на длине волны источника света, а, следовательно, и амплитуда сигнала на выходе фотоприемника f2) °

Однако на показания регистратора влияет не только спектральный сдвиг края полосы поглощения полупроводника в зависимости от температуры, но и целый ряд других факторов. Любие изменения в светопропускании оптического тракта передачи информации, включающего в себя световоды,клеевые соединения, разъемы и т.д. снижают точность измерения, так как градуировка возможна лишь при монтаже датчика и весь последующий дрейф входит в погрешность измерений. На показания прибора влияют также изменения в яркости источника света.

Цель изобретения — повышение точности измерений при длительной работе датчика в автоматическом режиме.

800704

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены второй фотоприемник, светофильтр, установленный между вторым Фотоприемником и световодом, дифференциальный усилитель, ко входам. которого подклю- 5 чены выходы первого и второго фоторриемников, и схема отношений, к двум входам которой подключены выходы второго фотоприемника и дифференциального усилителя, а выход к регистра- )g тору.

Введение второго фотоприемника и светофильтра позволяет сформировать опорный сигнал, величина которого не зависит от измерения температуры объекта,на котором установлен термочувствительный элемент,что достигается с соответствующим выбором полосы е пропускания светофильтра. Полоса пропускания светофильтра включает в себя участок окна прозрачности полупровод- Ю ника вблизи края его полосы поглощения.

Дифференциальный усилитель и схема отношений осуществляют обработку сигнала с Фотоприемников таким образом, что на выходе устройства формируется сигнал, содержащий информацию измеряемой температуры вне зависимос = ти от изменения светопропускания тракта передачи, яркости источника света и помех.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства на фиг. 2 — вариант устройства.

УстРойство содержит источник 1 све-35 та с блоком 2 питания, два волоконных световода 3 и 4, термочувствительный элемент 5, отражатель 6 в виде зеркала или призмы, первый 7 и второй S .фотоприемники, светофильтр 9, диф.Ференциаль рый усилитель 10, схему и 40 отношений и регистратор 12.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 света излучает световой поток с широким спектром, перекрываю- 4$ щйм диапазон смещений края полосы поглощения в полупроводнике, иэ которого изготовлен термочувствительныь элемент, и некоторую область окна прозрачности этого полупроводника, при- 50 мыкающую к полосе поглощения. Световой поток попадает в световод 3 и

fIo нему — к термочувствительному элементу 5, где часть излучения, соответствующая полосе поглощения полупроводника, срезается. При этом существенно, что длина волны Т, соотвествуюшая краю полосы поглощения,зависит от температуры; Оставшаяся часть излучения по световоду 4 попадает на фотоприемник 7 и через светофильтр 60

9 — на фотоприемник 8.

Сиганл на выходе фитоприемника 7 пропорционален произвелению

f„(T) F (t х, ), где f, (T) =,„52„ (Л)4А— инте ральное светопропускание полу- 65 проводниковой пластины как ункция температуры, F, (t,х ° ) — функция, учитывающая изменение светопропускания оптического тракта передачи информации в зависимости от времени t, а также в зависимости от различных помех, изменений в яркости источника света и т.д. (х;) . Аналогично можно представить сигйал на выходе фотоприемника 8 как проиэвеление

Й (Т). Г (t,õ, ) .Поскольку перед Фотоприемником 8 установлен отрезающий светофильтр 9 с граничной длиной волны 7 „, (Т„,, ), то

У,()Р .1д

"мр ...)

Так как окно прозрачности полупроводника непосредственно примыкает к полосе поглощения, а источник света и тракт передачи светового потока общий для фотоприемников 7 и 8, то все помехи одинаково влияют на величину сигнала, снимаемого с обоих фотоприемников T.e. Р { ха) = ГЯ (t х ) . С учетом этого на выходе дйфференциального усилителя 10 йоомиюуется сигнал согласно Формуле

,ка(Ъ„ „)

="„It",) 1 (" "-„„1х) р)

Поскольку светопропускание термочувствительного элемента в окне прозрачности практически не зависит от температуры, то f (Т) = const 1. Сигнал на выходе схемы 11 отношений пропорционален частному от значений сигналов на выходе дифференциального усилителя,10 и фотоприемника 8 кр.F g) (х) 5ъ, (т1

Полученное выражение показывает, что сигнал на выходе схемы 11 отношений не зависит от изменений в светопропускании тракта передачи светового потока, а также изменений яркости источника света, помех и т.д., и определяется только температурой термочувствительного элемента, чем достигается повышение точности измерений.

Отличие варианта устройства на фиг.

2 от варианта на фиг, 1 в том, что в нем отсутствует схема отношений, выход дифференциального усилителя

10 подключен непосредственно к входу регистратора 12, а выход фотоприемника 8 подключен к входу дифференциального усилителя 10, и кроме того, к входу автоматической регулировки блока 2 питания источника 1 света для регулировки его яркости. Такая схема представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования яркости источника света по помехе, что позволяет исключить ее влияние на результат измерения. В этом случае

F, (t,х„) = F> (t,х„) = const и сигнал

800704

Формула изобретения

Ех. з 10401/Õ2 одписное

"Патент"

-ул.Проектная,4

Pvi. 2 на выходе дифференциального усилителя 10 зависит также только от температуры.

1. Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее источник света с блоком питания, световод, тер чувствительный элемент в виде полупроводниковой пластины, которая одной стороной прикреплена к торцу световода, а на другой ее стороне укреплен отражатель в виде зеркала или призьы, фотоприемник

:и регистратор, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены второй фотоприемник, cBGToc ..ильтр, установленный между вторым фотоприемником и световодом, дифференциальный усилитель, ко входам которого подключе ны выходы первого и второго фотоцри1 емников, и схема отношений, к двум

;входам которой подключены выходы вто рого фотоприемника и дифференциального усилителя,,а выход — к регистратору.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что светрфильтр выполнен отрезающим, причем край его

,полосы поглощения совпадает с краем .,полосы поглощения полупроводника термочувствнтельного элемента при максимальной измеряемой температуре.

Э. Устройство по и. 1 и 2, о .т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве материала отрезающего светофильтра использован полупроводник.

4. Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее источник света с блоком питания, световод, термочувствительный элемент в виде полупроводн .коьой пластины, которая одной стороной прикреплена к торцу световода, а на другой ее стороне укреплен отражатель в виде зеркала или призмы, фотоприемник и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности О измерений, в него Введены второй фотоприемник, светофильтр, установлен ный между вторым фотоприемником и световодом, дифференциальный усилитель входы которого подключены к выходами..

15 первого и второго фотоприемников, а выход — к регистратору, причем выход второго фотоприемника подключен к управляющему входу блока питания источника света.

5. Устройство по и. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что светофильтр выполнен, отрезающим, причем край его полосы поглощения совпадает с краем полосы поглощения полупроводника тер мочувствительного элемента при максимальной измеряемой температуре.

6. Устройство по пп. 4 и 5, о т л и ч а ю щ е е.с я тем, что в качестве материала отрезающего свето" фильтра использован полупроводник.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 669221, кл. G 01 К 11/12, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

574631, кл. С 01 K 11/12, 22.07.75 (прототип).