Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к оптической контактной термометрии и позволяет расширить рабочий температурный диапазон устройства и повысить точность измерения. Устройство для измерения температуры содержит источник, обеспечивающий формирование параллельного пучка белого света, поляризатор и термочувствительный элемент 1, выполненный в виде оптически неоднородной двухкомпонентной структуры на основе системы кристаллических пластин, вырезанных перпендикулярно оптической оси из одноосного двулучепреломляющего кристалла, равномерно и регулярно распределенных в полимерном материале. При этом поляризатор, обеспечивающий поляризацию света в главной плоскости пластин расположен между термочувствительным элементом и источником света с возможностью фиксированного углового плавного поворота относительно оптической оси пластин. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (g1)g G 01 К 11/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4630885/24-10 (22) 02.01.89 (46) 30.11.90. Бюп. ¹ 44 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (72) М.М.Чернякова и Ю.P.Âîéöåõîâ (53) 536.5 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР №. 991192, кл. G 01 К l1/12, 1981. . Авторское свидетельство. СССР № 402763, кл. G 01 К 11/12, 1971. (54) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЪ| (57) Изобретение относится к оптической контактной термометрии и позволяет расширить рабочий температурный диапазон устройства и повысить точность измерения. Устройство для измерения температуры содержит источник, обеспечивающий формирование параллельного пучка белого света, поляризатор и термочувствительный элемент 1, выполненный в виде оптическии неоднородной двухкомпонентной структуры на основе системы кристаллических пластин, вырезанных перпендикулярно оптической оси из одноосного двулучепреломляющего кристалла, равномерно и регулярно распределенных в полимерном материале. При этом поляризатор, обеспечивающий поляризацию света в главной плоскости пластин, расположен между термочувствительным элементом и источником све"а с возможностью фиксированного углоного плавного поворота относительно оптической оси пластин ° 1 ил.

1610311

Изобретение относится к термометрии, а именно к изооптическим термодатчикам.

Цель и эобр ет ения — расширение рабочего температурного диапазона устройства и повышение точности измерения температуры.

Иа чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит термочувствительный элемент 1, источник параллельного пучка белого света, включающий в себя лампу 2 накаливания и конденсорную линзу 3, поляризатор 4, установленный между источником света и термочувствительным элементом 1 и размещенный вместе с источником света в туб усе 5, установленном с воэможностью плавного перемещения вдоль направляющей 6, изогнутой по дуге, и который может быть зафиксирован в любом угловом положении, Термочувствительный элемент 1 представляет собой оптически неодно1 родную структуру, состоящую .из кристаллов (компонента) 7, вырезанных из одного двулучепреломпяющего одноосного кристалла перпендикулярно его оптической оси и распределенных равномерно и регулярно (оптические оси кристаллов параллельны) во втором компоненте 8 структуры, например, в полимере.

Устройство работает следующим образом. 35

Поляризатор 4 обеспечивает поляризащ ю параллельного пучка света в главной плоскости кристаллов 7 °

Поэтому сквозь кристаллы 7 распро- 40 страняется только необыкновенный луч, а обыкновенный луч, поляризованный в ортогональной плоскости по отношению к необыкновенному лучу, отсутствует. Показатель преломления для необыкновенного луча зависит от угла ф, между направлением распространения и оптической осью кристаллов 7, причем эта зависимость наблюдается для всех длин волн в пределах оптического (видимого) диапазона, Так, например, для кристаллов кальцита показатель преломпения необьпсновенного луча с длиной волны 589,3 нм при изменении угла g,от 0 до 90 град изменяется от 1,658 до 1,486, т,е. в достаточно широких пределах.

При определенном значении измеряемой температуры и фиксированном угловом положении источника света показатели преломления необыкновенного луча обоих компонентов 7 и 8 термочувствительного элемента совпадут для определенной длины волны света.

Свет такой длины волны проходит через термочувствительный элемент без рассеяния, сохраняя параллельность светового пучка. В результате термочувствительный элемент 1 визуально кажется окрашенным в цвет, соответствующий этой длине волны света. Для света иных длин волн вследствие различия дисперсионной зависимости показателей преломления компонентов термочувствительного элемента их показатели преломления отличаются между собой. Поэтому для такого света термочувствительный элемент является оптически неоднородной рассеивающей структурой. Свет, рассеянный термочувствительным элементом, выйдя из последнего, распространяется в пределах широкого телесного угла с значительным ослаблением его интенсивности в первоначальном направлении, !

При изменении температуры изменяется показатель преломления полимерного компонента 8 термочувствительного элемента (у кристаллов 7 температурная зависимость показателя преломления пренебрежимо мала), Поэтому показатели преломления компонентов

7 и 8 совпадут для света иной длины волны и, соответственно, изменится цвет термочувствительного элемента 1.

В пределах рабочего температурного диапазона цвет термочувствительного элемента 1 будет изменяться в пределах всего видимого спектра, т.е. от красного до фиолетового.

1В

При пер емещении тубуса 5 по направляющей 6 изменяется в пределах от 0 до 90 град угол между направлением поляризованного пучка света и т ермочувст вительным элементом 1.

Соответственно изменяются угол с6 между направлением распространения пучка света и оптической осью кристаллов 7 и показатель преломления последних. Это приводит к смещению рабочего температурного диапазона ус тр ойст ва, в пр ед ел ах котор or o изменяется цвет термочувствительного эл емента.

16103

Составитель В.Голубев

Техред М.Дидык Корректор Il- Вескид

Редактор А.Ревин

Заказ 3731 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Таким образом, угловой поворот источника света позволяет целенаправлено смещать по температурной шкале в широких пределах рабочий диапазон устройства. Кроме того, путем углово5

ro поворота источника света можно перевести измеряемую температуру в область максимальной чувствительности устройства и тем самым обеспечить повышение точности измерения. Например, для термочувствительного элемента на основе калицита и кремнийорганического каучука с показателем преломления 1,595 и типичным для полимерных материалов температурным коэффициентом показателя преломления -0,0004 К при изменении угла наклона источника света по отношению к оптической оси кристаллов от 46 2О до 89 град рабочий температурный диапазон устройства, равный- 40 С, смещается в пределах температурной области от -50 С до +80 С. о о

11 б

Формула и зобр ет ения

Устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света, йоляриэатор и термочувствительный элемент, выполненный B виде оптически неоднородной двухкомпонентной ст, уктуры, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью расширения рабочего температурного диапазона и повышения точности измерения, один из компонентов термочувствительного элемента выполнен в виде системы кристаллических пластин, вырезанных иэ одноосного двулучепреломпяющего

I кристалла перпендикулярно его оптической оси, равномерно и регулярно распределенных во втором компоненте, а поляризатор, ось которого совмещена с главной плоскостью всех кристаллических пластин, установлен между термочувствительным элементом и источником света, расположенным с в0эможностblo фиксированного углового плавного поворота относительно оптической оси кристаллических пластин.