Датчик температуры
1. ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащийоптический излучатель, фотоприемник и волоконный световод, снабженный оптически согласованныт ми излучающей и приемной секциями, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения при одновременном уменьшении тепловой инерционности датчика, выходной торец излучакщей секции волоконного световода и входной торец его приемной секции размещены с захором непосредственно в измеряемой среде, при .этом выходной торец излучанщей секции волоконного световода выполнен скошенным под углом гг,I IP arcsin - , rt.4. где ГЦ - показатель преломления.срёД , iT-i - показатель .преломления материала сердцевины волоконного световода. 2. Датчик ПОП.1, отличающийся тем, что на внешнюю поверхность скошенного выходного торца излзл1а101цей секции волоконного свето|С вода нанесено чэптически прозрачное покрытие, выполненное из материала, S показатель преломления которого зависит от температуры.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (1!) (5!)4 G 01 К 11/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
) e
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,", .: И
К ABTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ / .
2. Датчик по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что на внешнкио поверхность скошенного выходного торца излучающей секции волоконного световода нанесено -оптически прозрачное покрытие, выполненное из материала, показатель преломления которого зависит от температуры. (21).3688675/24-10 (22) 16.11.83 (46) 23.08.85. Бюл. Р 31 (72) А.И.Берман, С.С.Лебедев, Л.А.Ливанов и В.Н.Штелинг (53) 536.53(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 574631, кл. С 01 К 11/12, 1972.
2. Авторское свидетельство СССР
1) 609979, кл. G 01 К 11/12, 1978. (54)(57) 1. ДАТЧИК ТЕИПЕРАТУРЫ, содержащий-оптический излучатель, фотоприемник и волоконный световод,. снабженный оптически согласованны-, ми излучающей и приемной секциями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном уменьшении тепловой инерционности датчика, выходной торец излучакщей секции волоконного . световода и входной торец его приемной секции размещены с зазором непос- редственно в измеряемой среде, при этом выходной торец излучакмцей секции волоконного световода выполнен скошенным под углом.
Й1 1 Р = arcsin —, *K где - показатель преломления, среды1 п, — показатель .преломления материала сердцевины волоконного световода.
1 11747
Изобретение относится к теплотехническим измерениям и может быть использовано для сигнализации о достижении заданного порогового значения температуры контролируемой среды, преимущественно в автоматических системах аварийной или пожарной сигнализации.
Целью изобретения является повышение точности измерения при одновременном уменьшении инерционности датчика. . На чертеже приведена оптическая схема .предлагаемого датчика температуры. 15
Датчик температуры содержит оптический излучатель 1, фотоприемник 2 и волоконный световод, включающий излучающую световодную секцию 3, приемную световодную секцию.4. Выходной 20 торец 5 излучающей световодной секции
3 и входной торец 6 приемной световодной секции 4 размещаются непосред« ственно в измеряемой среде 7 на небольшом расстоянии один от другого, 25 при этом выходной торец 5 скошен под углом у, величина которого определяется из соотношения и ф = arcsin -, (1) п. . 30 . где и„ вЂ” показатель преломления среды у
n — показатель преломления ма2, териала сердцевины Болоконного световода. 35
tl
Угол скоса p между оптической
:осью световода 3 и нормалью к поверхности выходного торца S является критическим углом полного внутреннего 40 отражения для данной внешней среды при заданной пороговой температуре."
Для измерения температуры сред, показатель преломления которых меняется с изменением температуры незна- 45 чительно, на внешнюю поверхность скошенного выходного торца 5 излучающей световодной секции 3 может быть нанесено покрытие 8 с показателем преломления, сильно меняющимся в зави- 50 симости от температуры.
В качестве материалов покрытия .могут быть использованы различные материалы, например термоиндикаторные краски для широкого диапазона темпе- 55 ратур, различные марки силиконовой резины для температурного диапазона от -60 до +150OC пленка хлористого
84 натрия для температурного диапазона
700-800 С и др.
Датчик температуры работает следующим образом.
Оптическое излучение от излуча-. теля 1 поступает в излучающую световодную секцию 3 и достигает скошенного выходного торца 5, окруженного внешней средой 7, например керосином, или покрытием 8, показатель, преломления которых сильно зависит от температуры.
Если температура внешней среды 7 или покрытия 8 выше заданного порогового значения, все лучи, достигающие выходного торца 5, падают на границу раздела торец — внешняя среда под углом, превышающим критический угол полного внутреннего отражения, поэтому все лучи испытывают полное внутреннее отражение и ни один луч не выходит через выходной торец
5 в приемную световодную секцию 4 и, следовательно, излучение не попадает на фотоприемник 2, выходной электрический сигнал которого отсутствует..
Если температура внешней среды изменяется, например уменьшается, то изменяется показатель прелоипения внешней среды 7 или покрытия 8. Уменьшение температуры приводит к увеличению показателя преломления внешней среды. Такое увеличение показателя преломления изменяет величину угла полного внутреннего отра-: жения. При достижении температуры внешней среды ? заданного порогового значения лучи падают на границу раздела торец - внешняя среда под критическим углом полного внутреннега отражения, при этом йреломленные лучи скользят вдоль поверхности раздела, т.е. выходят через торец 5 во внешнюю среду 7 и попадают через измерительную световодную секцию 4 на фотоприемник 2, вырабатывающий выходной электрический сигнал.
При изменении интенсивности пото;<а излучателя 1 или при изменении чувствительности фотоприемника 2 в результате нестабильности их оптических характеристик не изменяются условия полного внутреннего отражения на границе раздела торец 5— внешняя среда, поэтому пороговое значение температуры внешней среды, при .котором возникает выходной сигнал фотоприемника 2, остается неизменным, Составитель В.Голубев
Редактор О.Черниченко Техред Л.Микеш. Корректор Е.Сирохман
Заказ 5175/43 Тираж 897 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
3 1174 что обеспечивает высокую точность датчика температуры при воздействии десбатилизирующих факторов.
Меняя угол скоса Р выходного торца 5 излучающей световодной секции
3, при условии выполнения соотношения (1) можно изменять пороговые значения температуры для конкретной внешней среды, при которой возникает выходной электрический сигнал фотоприем-: ника 2.
Выходной сигнал фотоприемника 2 постоянно присутствует при температуре внешней среды ниже заданного порогового значения. Поэтому нагревание 15 внешней среды до заданной пороговой температуры приводит к пропаданию выходного сигнала фотоприемника 2, что может быть обнаружено при помощи, например, нуль-органа (не пока- 20 зан). Это позволяет использовать предлагаемый датчик в устройствах пожарной сигнализации для включения исполнительных устройств при повышении температуры внешней среды до пре-25 дельного допустимого значения.
784 4
Таким образом, охлаждение внешней среды 7 до заданной пороговой температуры приводит к появлению выходного электрического сигнала фотоприемника 2, а нагревание внешней среды до заданной пороговой температуры приводит к пропаданию выходного сигнала фотоприемника 2, что в обоих случаях может быть использовано для включения тревожной сигнализации.
Так как. для измерения пороговой температуры используется физическое свойство (показатель преломления) тела, температура которого измеряется, то не требуется дополнительного времени для того, чтобы выходной торец
5 излучающей секции световода 3 пришел в тепловое равновесие с внешней средой 7. Это уменьшает инерционность порогового датчика температуры.
Применение оптического излучателя
1, работакицего в инфракрасной облас-. ти, обеспечивает свободное проникновение излучения через покрытие 8 (в приемную световодную секцию 4).
