Способ измерения температуры иустройство для его осуществления

Способ измерения температуры иустройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()800705 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 200379 (21} 2739544/18-10 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 300 181.Бюллетень Hо 4

Дата опубликования описания 3001.81 (51)M. Кл а

G 01 К 11/12

Госудврствеииый комитет

СССР

AG делам изобретеиий и открытий (53) УДК 536.53 (088. S), У 2) Авторы изобретения

В. Н. Золкин, IO.A. Комаров, В. П. и Т.Я.Черепанов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к термометрии и предназначено, главным образом, для дистанционного измерения температуры об ъек то в в услови ях во эдей ст ви я сильных электромагнитных полей, например труднодоступных участков силовых трансформаторов, электродвигателей и других электрических машин.

Известен способ дистанционного измерения температуры, основанный на изменении цвета измеряемого объектами), Однако точность измерения темпера" туры таким способом невелика.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ измерения температуры, заключающийся в размещении полупроводникового термочувствительного элемента в исследуемой облас-2() ти, освещении его монсхроматическим излучением с длиной волны, расположенной в области температурного смещения края полосы поглощения полупроводника. Способ основан на сдвиге края полосы поглощения полупроводника в зависимости от температуры.

Способ реализуется устройством, содержащим источник света с блоком питания, световод, термочувствитель- 3() ный элемент в виде полупроводниковой пластины,- которая одной стороной прикреплена к торцу световода, а на другой ее стороне укреплен отражатель в виде зеркала или призмы, фатоприемник и регистратор. Спектр излучения монохроматического источника света, например светодиода, располагается в непосредственной близкости от края полосы поглощения полупроводника. При изменении температуры изменяется коэффициент поглощения на длине волны источника света следовательно,амплитуда сигнала на выходе фотоприемника 2).

Однако как данный способ, так и устройство для era реализации обладают существенными недостатками.Пос" кольку о величине температуры судят по изменению интенсивности светового потока, а на величину этой интенсивности оказывает влияние не только спектральный сдвиг полосы поглощения полупроводника, но и возникающие со временем дефекты термочувствительного элемента, точность при длительной работе оказывается недостаточной, так как градуировка возможна лищь один раз при монтаже датчика и весь после800705 дующий дрейф целиком входит в погрешность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что полупроводниковый термочувствительный элемент дополнительно освещают монохроматическим излучением с

)цлиной волны, лежащей в области окна прозрачности полупроводника, а о величине температуры судят .по отношению интенсивностей прошедших через полупроводник световых потоков.

На фи.-. 1 показана спектральная характеристика коэффициента поглощения с в зависимости от длины. волны

g (сплошная кривая соответствует некоторому значению температуры Т,, пунктирная — Т > Т,); на Фиг. 2— блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Световой поток, прошедший через Щ термочувствительный элемент и тракт передачи информации и имеющий длину волны излучения А,, соответствующую краю полосы поглощения полупроводника, пропорционален гроизведению Я

f, (Т). F,(t,х„), где f, (T) — светопропускание самого полупроводника как функция температуры, F, (t,x ) — светопропускание тракта передачи информации как «,ункция времени и различных З,1 помех, нестабильностей и т.д. Ионохроматический световой поток, прошедший по тому же пути, но имеющий длину волны A.», лежащую в пределах окна прозрачносTH полупроводнYка, пропорционален произведению f»(T) F> (t,õ;), 0 где функции f u F аналогичнй по физическому смыслу f, и F . Поскольку светопропускание самого полупроводника на длине волны A. практически не зависит от температуры, f (T) =const. 40

»

Длина волны излучения А выбирается в непосредственной близкости к краю полосы поглощения., так что разница между Л и Л невелика и функция помехи

F, практи блески совпадает с Р», т.е.

F, (t,х ) = F> (t,xÄ). Отношение же .световых потоков с длинами волн А,, и

А» пропорционально, следоватех; но„ только f, (Т), т.е. дает неискаженную информацию о температуре. 50

Практически для нахождения отношения интенсивностей световых потоков целесообразно вначале преобразовать каждый сетовой поток в пропорциональный электрический сигнал и после это- 55 го определить величину отношения.

Отличие устройства, реализующего предлагаемый способ, состоит в том, что в него введены второй источник света, временной селектор, информа-ционный вход которого через усилитель 69 подключен к выходу Фотоприемника,и схема отношений, соединенная с регистратором, к двум входам которого через интеграторы подключены выходы временного селектора, соединенного двумя 45 управляющими входами с блоком питания источников света.

Блок питания содержаит задающий генератор, выполненный в виде мультивибратора, один выход которого подключен к первому источнику света и к одному иэ управляющих входов временного селектора, а второй выход подключен ко второму источнику света и второму управляющему входу временного селектора.

Устройство содержит источники света 1 и 2 с.общим блоком 3 питания,два волоконных световода 4 и В, термочувствительный элемент б, отражатель

7, фотоприемник 8, усилитель 9, временной селектор 10, интеграторы 11 . и 12, схему 13 отношений и регистратор 14.

Генератор импульсов вырабатывает импульсы таким образом, что каждый нечетный (условно) импульс создается на выходе 1 и возбуждает источник монохроматического света 1 с длиной волны излучения А, . Каждый четный импульс поступает на выход 2 и возбуждает источник монохроматического света 2 (опорный) с длиной волны излучения (. Эти же импульсы с выходов генератора (вых. 1 и вых 2) подаются на управляющие входы временного селектора 10 и открывают соответствующие выходы таким образом, что в момент свечения источника 1 света открывается выход на интегратор ll, а в момент свечения источника 2 света открывается выход на интегратор 12. Интеграторы сглаживают последовательности импульсов, на выходе образуется медленно меняющийся электрический сигнал, пропорциональный световому потоку, попадающему на фотоприемник В от источников света 1 и 2. Отношение таких сигналов дает неискаженную информацию о температуре, поэтому выходы интеграторов подключены к входам схемы 13 отношений, выход которой подсоединен непосредственно к регистратору 14.

Выход интегратора 12, на который приходят импульсы, пропорциональные световому потоку, попавшему на фотоприемник 8 от опорного источника 2 света, может быть подключен к входу

АРУ усилителя 9 (связь показана на фиг. 2 пунктирной линией). В этом случае сигнал на выходе интегратора 12 будет поддерживаться на пос- тоянном уровне и схема отношений 13 может быть выполнена просто в виде согласующего каскада.

Таким образом, исключение из результатов измерений погрешностей, связанных с наличием помех и нестабильностей в тракте передачи информации, приводит к повышению точности измерения.

800705

Формула изобретения з 10401/51 одписное

Рис. 2

l. Способ измерения температуры, заключающийся в раэмещеиии полупроводникового термочувствительного элемента в исследуемой области, освеще- 5 нии его монохроматическим излучением с длиной волны, расположенной в области температурного смещения края полосы поглощения полупроводника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, полупроводниковый термочувствительйый элемент дополнительно освещают монохроматическим излучением с длиной волны, лежащей в области окна прозрачности полупроводника, а о величине температуры судят но отношению интенсивностей прошедших чер з полупроводник световых потоков °

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее источник 20 света с блоком питания, световод,термочувствительный элемент в виде полупроводниковой пластины, которая одной стороной прикреплена к торцу световода, à íà другой ее стороне укреп- у5 лен отражатель в виде зеркала или призмы, фотоприемник и регистратор, отличающеесятем,чтов него введены второй источник света, временной селектор, информационный вход которого через усилитель подключен к выходу фоток, иемника, и схема отношений, соединенная с регистратором, к двум входам которого через интеграторы подключены выходы временного селектора, соединенного двумя управляющими входами с блоком питания источников света.

З.устройство по п.2,о т л и ч а ющ е е с я тем,что блок питания содержит задающий генератор, выполненный в виде мультивибратора, один выход которого подключен к первому источнику света и к.одному иэ управляющих входов временного селектора, а второй выход подключен ко второму источнику света и второму управляющему входу временного селектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз .

1. Авторское свидетельство СССР

9 243889, кл. G 01 К 11/12, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 574631, кл. G 01 К 11/12, 22.07.75 (прототип) .

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4