Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<111917004 (61) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-sy (22) ???????????????? 301179 (21) 2844634>

Р1 М К з

G 01 К 11/00 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 300382. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 300382 (5З} УДК 536 ..5 (088. 8) Jl

В. П. Новиков, A. У. Шелег, В. М. Трухав, В.Г. Федотов, A.Ã. Быков, Д.Н. Карликов и Л.М. Горыня

1 т

Ф (72) Авторы изобретения (71) Заявитель йков

Институт физики твердого тела и полупро

AH Белорусской CCP (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к темпера- . турным измерениям и может быть использовано для контроля температуры при наличии в измеряемой области

НЧ-, ВЧ- или СВЧ-электромагнитных полей.

Известно устройство для измерения температуры, работа которого ос-. нована на использовании магнитооптического эффекта Керра. Температура объекта, измеряемая с помощью такого устройства, определяется вели- . чиной угла вращения плоскости поляризации света, отраженного от намаг-. ниченного материала магнитопровода, размещенного на контролируемом объ-. екте (1).

Наличие в указанном устройстве проводящих и магнитных материалов делает его чувствительным к электро-магнитным ВЧ-, СВЧ- и НЧ-полям и к постоянному магнитному полю, что уменьшает точность измерей4я.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры, содержа щее источник плоскополяризованного света, фотоэлектрический измерительный блок, состоящий из компенсатора, модулятора, анализатора и фотоприемника, и расположенный между источником света и измерительным блоком термочувствительный элемент, выпол-. ненный из одноосного кристалла, вырезанного параллельно главной оптической оси с ориентацией главных нао правлений кристалла под углом 45 к плоскости поляризации падающего све10 та и главным направлениям компенсатора фотоэлектрического блока.

Работа указанного устройства основана на использовании зависимости двулучепреломпения одноосного кристалла от температуры.При прохождении через одноосный кристалл плоскополя- ризованный свет преобразуется в эллиптический поляризованный.Эллиптичность прошедшего через кристалл света, однозначно связанная с его температурой, измеряется компенсатором и преобразуется в электрический сигнал фотоприемника f 2) .

Недостатком данного устройства

25 является необходимость точной ориентировки термочувствительного кристалла относительно осей компенсатора и источника плоскополяризованного све.та, что усложняет измерение темпе30 ратуры и значительно снижает точность

917004

65 измерения в условиях вибрации. При йзменении температуры объекта разница в тепловом расширении термочувствительного кристалла и элементов его крепления может привести к нарушению точной ориентировки кристалла, S что увеличивает погрешность измерения температуры.

Кроме того, наличие двух подвижных элементов - компенсатора и анализатора, в измерительной системе усложняет устройство.

Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях электромагнитных полей и вибрации, а также увеличение чувствительности при одновременном упрощении конструкции устройства.

Указанная цель. достигается тем, что в устройстве для измерения тем.пературы, содержащем источник плоскополяризованного света, монокристаллический термочувствительный элемент и фотоэлектрический измерительный блок, термочувствительный элемент выполнен из оптически активного кристалла дифосфида цинка или дифосфида кадмия.

Оптическая активность кристаллов дифосфида цинка КпР< или дифосфида кадмия CdP> проявляется при прохождении света вдоль главной оптической оси кристалла и любые сдвиги термочувствительного элемента вокруг оси не влияют на угол поворота плоскости поляризации проходящего M света. Это упрощает юстировку устройства, повышает его устойчивость к вибрациям и сдвигам, обусловленным, например> разницей в термическом расширении деталей держателя - 40 термочувствительного элемента.

8 данном устройстве свет,,после прохождения через термочувствительный кристалл, изменяет плоскость своей. поляризации, но остается при этом Плоскополяризованным, поэтому отпадает необходимость в компенсаторе,.преобразующем эллиптически поляризованный свет в плоскополяризованный, что упрощает конструкцию устройства, уменьшает число подвижных деталей в нем и тем саьым по- . вышает его надежность.

При большом удельном сопротивлении (10 Ом/см) термочувствительная пластина из Кпр< или CdP не будет нагреваться ВЧ- и СВЧ-полем, что позволяет использовать данное устройство для измерения температуры в зоне действия этих полей,а отсутствие подводящих проводов делает его 60 устойчивым к низкочастотным электромагнитным наводкам и тем самым позволяет использовать устройство для измерения температуры токоведущих .частей электрических машин.

На чертеже приведена схема устройства для измерения температуры.

Устройство содержит источник: плоскополяризованного света 1, например лазер, термочувствительный элемент 2, представляющий собой расположенную в зоне измерения кристаллическую пластинку, оптическая активность которой изменяется с температурой и фоточувствительный измерительный блок, состоящий из анализатора 3 и фотоприемника 4.

Работа устройства основана на войстве оптически активных кристаллов ЕпР и Cd менять свою оптическую активность с изменением температуры, причем зависимость вращательной способности плоскости поляризации от температуры является линейной. При прохождении плоскополя- ризоваыного света через термочувствительный элемент 2, расположения в зоне изменения температуры, свет изменяет плоскость своей поляризации на некоторый угол Д относительно первоначального азимута. Величина в ращения плоскости поляри з ации связана с температурой термочувствительного элемента следующим соотношением:

Ь = А. +РТМ, где А — удельная оптическая активность вещества при О С; толщина пластинки термочувствительного элемента; температурный коэффициент оптической активности;

Д - температура, С.

Угол поворота плоскости поляри» зации измеряется фотоэлектрическим блоком, проградуированным по температуре.

Величина ди осфида цинка составляет 2,3 см 1 К для света волны

600 нМ в температурном интервале

300-700 К; величина р для дифосфида кадмия — 5.74 см К <.для света с длиной волны 612 нм в температурном интервале 300-500 К. Температурный диапазон измерения, практически неограниченный в области низких температур, в области высоких температур ограничен точкой испарения для CdP и температурой 575 К для БпРз.

Выполнение в данном устройстве термочувст вительного элемента из оптически активных кристаллов позволяет использовать, изобретение при измерениях температуры с высокой точностью в условиях ВЧ-, СВЧ- и НЧ,электромагнитных полей и вибрации, для контроля температуры живых тканей при лечении опухолей СВЧ-прогревом, для измерений в объемах, где затруднен или.нежелателен вывод электрических проводов, например, в вакуумных камерах.

917004

Формула изобретения

Чувствительность предлагаемого устройства благодаря применению оптически активных кристаллов с большим термическим коэффициентом удельной оптической активности повышается до 10- 4 ь

Устройство для измерения температуры, содержащее источник плоскополяризованного света, монокристаллический термочувствительный элемент и фотоэлектрический измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях электромагнитных полей и вибрации, в нем термочувствительный элемент выполнен из.оптически активного кристалла дифосфида цинка или дифосфида кадмия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 608064, кл. G 01 К 13/08, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

В 499508 кл. G 01 К 11/00, 1973, 917004

Составитель Н. Соловьева

Техред A. дц Корректор У. Пономаренко

Редактор И. Тыкей

Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1875/60

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