Устройство для измерения температуры

 

1.УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее разметденные последовательно источник белого света. / i систему линз и двулучепреломлякндий термочувствительный элемент, распо , ложенный между двумя поляризаторс1ми, отличающееся тем, что, с целью повьипения точности измерения и надежности устройства, двулучепреломлякмдай термочувствительный элемент выполнен из кристалла танталата лития LiTaOj X или Y.среза. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью )расширения Диапазона контролируемых температур, в него введены полупрозрачная светоделительная пластина, узкополосный светофильтр и фотоприем ,ник,разманенные последовательно за | вторым по ходу луча поляризатором. СП с ел СЛ СО с:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ ОНИ Х

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1 5 6 A. 3(5н G 01 К 11/12.,«А,:,, -ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21 ) 3475242/18-10 (22) 23. 07. 82, (46) 23.11. 83. Бюл. II«43. (72 ) Х. С. Багдасаров, Е.М. Уюкин, A P. Погосян, В.Б. Батоев и A.Ì. Кеворков (71) Ордена Трудово|о Красного Знамени институт кристаллографии им. A.Â. Шубникова (53) 536.53(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

9 821960, кл, G 01 К 11/12, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 243889, кл. G 01 К 11/12, 1968 (прототип ) . (54 ) (57)1.УСТРОЙСТВО цЛЯ ИЗМЕРЕН>И

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее размещенные последовательно источник белого света,. систему линз и двулучепреломляющий термочувствительный элемент, расположенный между двумя поляризаторами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности измерения и надежности устройства, двулучепреломляющий термочувствительный элемент выполнен из кристалла танталата лития I.iTaOq Х или У.среза.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Диапазона контролируемых температур, в него введены полупрозрачная светоделительная пластина, узкойолосный светофильтри фотоприем, ник, размещенные последовательно за: Е

: вторым по ходу луча поляризатором.

1055976

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано при дистанционном измерении температуры твердых, жидких и газообразных сред.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее источник монохроматического излучения, два скрещенных линейных поляризатора, между которыми размещен тер= мочувствительный двулучейреломляющий кристалл, узкополосный светбфильтр и фотоприемник Г1Д.

Такое устройство обеспечивает высокую точность измерения температуры, однако необходимость использования монохроматического источника 3 5 излучения (лазера) существенно усложняет его конструкцию.

Наиболее близким.по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство 2(3 для измерения температуры, содержащее источник белого света и термочувствительный элемент, помещенный между двумя скрещенными поляризаторами, в.котором в качестве термочу- 2д вствительного элемента используется фаэовая пластинка, изготовленная . из двухпреломляющего кристалла (21.

Под действием температуры изме-- няются геометрические размеры фазовой пластинки, в частности, толщина и в направлении распространения света, а, следовательно, и оптическая

1 разность хода 4п й, где a n=ne-n> разность показателей преломления для .р необыкновенного и обыкновейного лучей3э ,в кристалле ..

Чтобы создать условия для интерференции белого света в узком спектральном диапазоне, необходимо. испольэовать очень тонкие (пор„дка 40

0,1 мм) фаэовые пластинки.

Однако малая толщина фазовых пластинок является существенным их недостатком (малая механическая прОчнОсть низкая чувствительнОсть 45 к изменению температуры) . С тем, чтобы повысить механическую прочность, фаэовые пластинки помещают между толстыми стеклянными пластинками, что усложняет конструкцию и технологию изготовления термочувствительного элемента и делает уст ройство менее надежным в эксплуатации.

Целью изобретения является ïîâûшение точности измерения температу" ры и надежности устройства.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры,, содержащем источник белого света, систему линз, двулучепрелом- 60 ляющий термочувствительный элемент, пбмещенный между двумя поляризаторами, расположенные последовательно, двулучепреломляющий гермочувствительный элемент выполнен иэ кристал65 ла танталата лития LiT8,0 Х илй Y среза.

Для расширения диапазона измеряемых температур в устройство введены полупрозрачная светоделительная пластина::, узкополосный светофильтр и фотоприемник, размещенные последовательно за вторым по ходу луча поляризатором.

Оптическая система, состоящая из источника белого. света, двух поляризаторов и кристапла танталата лития, помещенного между ними, пропускает в зависимости от температуры кристалла свет определенной окраски, которая изменяется с изменением температуры в пределах всего видимого диапазона: от.красного до фиолетового.

Это явление, как правило, наблюдается в кристаллах с,очень малой величиной двулучепреломтения и сильной дисперсионной э ависимостью .последнего (двулучепреломление- сильно зависит от длины волны. проходящего через кристалл света) . Оптическая разность xoga. в LiTàÎ (для пластинок толщиной 2-5 мм) an, "а (1.-2,5 ) х 104 нм (двулучепреломление танталата лития равно an п е - n „= 5х10 ). При такой разности хода в кристалле с .нормальной интерференцией, в которой отсутствует дисперсия двулучепреломления (на( пример, в кварце —,основном материале для фазовых пластинок) даже если у него будет такое же маленькое двулучепреломление, никакой обычной интерференционной окраски вовсе не будет (будет иметь место так называемый белый цвет высшего порядка)

А для того, чтобы была обычная интерференция (цвета 3-4 порядков ), необходимо было бы толщину такого кристалла уменьшить до 0,2-.0,3 мч. Аномальная интерференция в танталате лития, вследствие разной оптической разности хода (иэ-за дисперсии двулучепреломления).в различных участках спектра,. приводит к совершенно.иной картине интенсивностейвходящих в состав. белого света.компонент с различными длинами волн.

Окраска выходящего из оптической системы света может иЗменяться при изменении температуры кристалла танталата лития от сотых долей до единиц градусов в зависимости от выбраниой толщины кристалла.

Таким образом, изменяя толщину кристалла в широком интервале, мы можем варьировать чувствительность термоэлемента в пределах 1-2 порядков, а при толщине несколько миллиметров чувствительность танталата лития как минимум на порядок вы е, чем у известных фазовых пластинок.

1055976

Составитель В. Голубев

Редактор П. Коссей Техред Ж. Кастелевич: Корректор Ю.Макаренко.

Заказ 9288/32 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 .белого света, формирующую систему .

2 линз, двулучепреломляющий термочувствительный элемент 3, выполненный в виде пластинки, кристалла танталата лития Х или Y среза, раэмеденной между двумя поляризаторами ,4 и 5 и устанавливаемую на контролируемом объекте 6, полупрозрачную, 10 светоделительную пластину 7, узкополосный светофильтр 8,и фотоприемник 9.

Устройство работает следующим 15 ,образом.

Световой пучок после поляркзаi тора 5 при изменении температуры

:окрашивается в разные цвета.

Измерение температуры в преде-: лах температурного диапазона, соответствующего изменению окраски све тового пучка, .например, от красного до фиолетового, производится визуально по предварительно снятой градуировочной шкале. Если же интервал изменения температуры соответствует нескольким диапазонам окраски, то подсчет этих диапазонов проиэвсдится регистрирующим устройством, состоящим из фотоприемника 9, на который через фильтр 8 попадает световой пучок только одного цвета, например зеленого. Тогда попадание света такой длийы волны фиксируется самописцем 10. Разделение выходящего из оптической системы света на каналы визуальной и приборной (узкополосный светофильтр 8, фотоприемник 9 и самописец 10) регистрации осуществляется полупрозрачной светоделительной пластиной 7, установленной эа поляризатором 5. При толщине кристалла порядка 2 мм рабочий интервал измерения температуры составляет (228-355) К,