Устройство для измерениятемпературы

Устройство для измерениятемпературы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 160279 (23) 2725509/18-10 (51)м. Кл. с присоединением заявки HP—

6 01 К 11/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий,(23) Приоритет—

Опубликовано 15,0481, Бюллетень И9 14 (53) УДК 536.6 (088.83

Дата опубликования описания 150481 (72) Авторы изобретения

Н.A.Ðoìàíþê, А.М.Костецкий и В.М.Габа

Львовский ордена Ленина государственный университет им.Ивана Франко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ.ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к технике измерения температуры и может найти применение при измерении температуры в условиях действия сильных электромагнитных помех.

Известны устройства для измерения. температуры, содержащие источник белого света, термочувствительный элемент с зависящим от температуры показателем преломления и регистра-. тор (1).

Эти устройства обладают высокой помехозащищенностью, но имеют низкую точность измерений.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее последовательно размещенные источник монохроматического излучения, два скрещенных линейных поляризатора, между которыми размещен термочувствительный двулучепреломляющий кристалл, и фо- топриемник (2).

Недостатком данного устройства является узкий диапазон измеряемых температур.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых температур.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения, температуры, содержащее последова тельно размещенные источник монохроматического излучения, два скрещенных линейных поляризатора, между которыми размещен термочувствительный двулучепреломляющий кристалл, и фотоприемник, введены оптический компенсатор разности фаз, установленный

30 между одним из поляризаторов и двулучепреломляющим кристаллом, узкополосный светофильтр, установленный перед фотоприемником, а также нульиндикатор и счетчик импульсов, подключенные к выходу фотоприемника.

15 На фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 - характер зависимости интенсивности излучения на выходе устройства от температуры; на фиг.Зградуировочная кривая для устройст20 ва с двулучепреломляющей пластинкой из кристалла сингенита.

Устройство для измерения температуры содержит источник 1 монохроматического излучения, поляризато25 ры 2 и 3, датчик 4 (термочувствительный двулучепреломляющий кристалл), узкополосный светофильтр 5, фотопри емник 6, счетчик 7 импульсов, нульиндикатор 8, конденсатор 9 разнос30 ти фаз.

821960

У стройство работает следующим образом.

Параллельный монохроматический световой поток от источника 1 проходит через поляризатор 2, компенсатор 9, кристаллическую пластинку

4, поляризатор 3, затем через уэкополосный светофильтр 5 попадает на приемник 6 излучения.Термочувствительный днулучепреломляющий кристалл, для которого установлен начальный минимум фототока, помещают н среду с измеряемой температурой, определяют прирост разности фаз, прошедшей через термочувствительный элемент световой волны при установленном с помощью компенсатора минимуме фототока, и по предварительной .градуировке в координатах температура — разность фаз находят искомую температуру среды; прирост разности фаз, кратный 2)(,, определяют по числу минимумов фототока, а оставшуюся его часть, меньшую 2 ), определяют по разности показаний компенсатора, отвечающих начальному и конечному минимумам фототока.

Регистрируемую приемником интенсинность света Х(t) можно предста/Ъ нить a aHpe ) К

3=Sin - -5 п М

1 и) +д lnl Ы о где k также может являться функцией температуры t. Видно, что некоторой величине фототока отвечает набор температур (mT+t) где m=0 +1,+2 ...,Tхарактерный для избранного датчика (кристалл, ориентация граней датчика относительно кристаллофизических осей, толцина датчика) интервал температур, при прохождении которого интенсивность света изменяется в пределах одного периода. В связи с этим укаэанный интервал температур можно условно назвать периодом температуры.

При k=const,Т ф Т(t), при k=k(t) период Т зависит от температуры. Зависимость T(t) учитывается при градуировке. В этом отношении неудобными могут показаться материалы, обладаюцие в рабочем диапазоне фазовыми переходами, в районе которых, как правило, имеют место значительные температурные аномалии, усложняющие градуировку и вид градуировочной кривой. В свою очередь, при создании приборов узкоцелевого назначения подобные резкие аномалии могут оказаться полезными.

Искомая температура среды может ать представлена такими слагаемыми

t=t +п)т+д = +ЛН., где t - известная исходная темпераФ тура запуска (настройки) прибора, отвечающая д =О и

m=0;.

m — число минимумон фототока, зарегистрированных при изменении температуры датчика от исходной t< до искомой

Т вЂ” период температуры датчика (отвечает фазе, кратной 2Я ;

At(T- температура, отвечающая разности показаний компенсатора, установленногo на

1О минимум фототока в начальной и конечной стадии измерения (отвечает фазе, меньшей 2((.) у

A — постоянная прибора (угловой наклон прямой на фиг.3);

15 Ь вЂ” обусловленная изменением температуры датчика разность фаз.

Чувствительность предлагаемого устройства для измерения температуры

20 занисит от физических свойств кристалла, применяемого для изготовления датчика, толщины датчика и длины волны используемого излучения. При уменьшении периода Т чувствительность возрастает н соответствии с уменьшением цены деления компенсатора, градатированного в единицах температуры;

Т/N, где Т вЂ” период температуры, Nчисло делений компенсатора, отвечающее изменению фазы на 2 к(периоду Т) .

В простейшем случае, когда Т Т(1), Т3. 9. д(Ф -" ),, Bd B(n -n")

Д «+(д") — g (2)

35 Bt 31 Bt где учтено, что для большинства материалов а("- 1, „ м д »(n-n )

Таким образом, иэ формулы (2) следует, что в качестве термочунствительного элемента следует применять кристаллы с большой температу45 рной зависимостью двупреломления, а для оснещения использовать источник, излучающий по возможности малую длину волны. Период Т можно уменьшить, увеличивая толцину термочунствительного элемента, однако, при этом возрастает тепловая инерционность датчика и нежелательные градиенты температур. При небольших толщинах датчиков их, эффективную толщину можно увеличить путем многократного прохождения луча в кристаллической пластинке.

При использовании компенсатора

Берека удается измерить разность фаз до 0,01 полосы, так что точность

d0 измерения температуры равна 0,01 Т °

Пример . Датчик изготовлен из кристалла сингенита. Он имеет форму прямоугольной плоскопараллельной пластинки размерами 10х10х0,5 мм, 55 вырезанной перпендикулярно острой

821960 биссектрисе оптической индикатрисы кристалла. Большие поверхности крис-, таллической пластинки полированы. В качестве источника излучения использован лазер ЛГ-56 (=632,8 нм). Приемником излучения служил фотоэлемент

Ф5, был использован стандартный счетчик импульсов и компенсатор Верека.

При градуировке устройства кристаллическая пластинка помещалась в термокамеру, температура которой контролировалась термопарой. Результаты градуировки показаны на фиг.3, из которой видно, что для рассматривае- . мого датчика (сингенит) разность фаэ изменяется с температурой линейно, так что период T не зависит,от тем- )5 пературы.

При высоких температурах, когда становится заме ной интенсивность свечения изучаемого объекта, по ходу лучей следует ставить узкополосный go фильтр, пропускающий только излучение применяемого источника излучения. Это уменьшит общий фототок и улучшит контраст интерференционной картины. 25

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять температуру в значительно более широком интервале °

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее последовательно расположенные источник монохроматического излучения, два скрещенных линейных поляризатора, между которыми размещен термочувствительный двулучепреломляющий кристалл, и фотоприемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых температур, в него введены оптический компенсатор разности фаз, .установленный между одним из поляризаторов и двулучепреломляющим кристаллом, узкополосный светофильтр, установленный перед фотоприемником, а также нуль-индикатор и счетчик импульсов, подключенные к выходу фотоприемника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

590617, кл. G 01 К 11/12, 1976.

2. Заявка Японии 9 48-13477

IIIE8, опублик.1973 (прототип).

Составитель Ю. Андрианов

Редактор Л.Копецкая Техред A.Ñàâêà Корректор O.Áèëàê

Заказ 1799/53 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д.4/5

Фйлиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4