Способ индикации конденсата на зеркальных металлических поверхностях

 

СПОСОБ ИНДИКАЦИИ КОНДЕНСАТА НА ЗЕРКАЛЬНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ с помощью пучка излучения оптического диапазона частот, отличающийся тем, что, с -целью повышения чувствительности в широком диапазоне температур, излучение оптического диапазона частот преобразуют в поверхностную электромагнитную волну , пропускают ее по зеркальной металлической поверхности и измеряют интенсивность излучения пучка, по изменению которой определяют наличие и толщину слоя конденсата. NJ со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (511 4 0 0 W / 1 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ!Ф!

««««««л ф Г" " : в — а! (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,. 1 ;,, И!

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2I) 3352072/18-10 (22) 02.11.81 (46) 30.10.86, Бюл. Ф 40 (71) Инсти1ут спектроскопии АН СССР (72) Е.В. Алиева, Г.Н. Жюкин, М.А. Москалева и В.А, Яковлев (53) 551.508.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 152105, кл, G 01 И !/Il, 13.03.62.

Авторское свидетельство СССР

9 426216, кл. 6 01 У 1/II, 30.04.74. (54)(57) СПОСОБ ИНДИКАЦИИ КОНДЕНСАТА

НА ЗЕРКАЛЬНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ с помощью пучка излучения оптического диапазона частот, о т л ич а ю шийся тем, что, с .целью повышения чувствительности в широком диапазоне температур, излучение оптического диапазона частот преобразуют в поверхностную электромагнитную волну, пропускают ее по зеркальной металлической поверхности и измеряют интенсивность излучения пучка, по изменению которой определяют наличие и толщину слоя конденсата.

12б7331 2

2 возбуждения поверхностной электромагнитной волны электромагнитным излучением, элемент 3 преобразования поверхностной электромагнитной волны в объемное электромагнитное излучение.

Способ реализуют следующим образом.

Параллельный пучок инфракрасного

1О излучения (наиболее удобный для измерения данным способом диапазон) падает на элемент 2 возбуждения. Угол падения луча, величину зазора между элементом 2 возбуждения и зеркаль15 ной металлической поверхностью 1 выбирают таким образом, чтобы обеспечить наиболее эффективное возбуждение поверхностной электромагHHTHQH BQJIHbl.

В качестве элемента 2 возбуждения

20 может использоваться, например, призма из прозрачного. в рабочем диапазоне частот материала. В этом случае угол падения луча близок к критическому 8„ „ =arcsiII l/п, где п — пока25 эатель преломления призмы, а величина зазора составляет величину в несколько десятков микрон. Элементом 2 возбуждения может служить также щель, образованная металлической диафрагмой и зеркальной металлической поверхностью l. Угол падения луча в этом случае должен быть скользящим, зазор — несколько десятков микрон.

Возбужденная поверхностная электромагнитная волна распространяется вдоль зеркальной металлической поверхности, затухая по экспонен- . циальному закону. Напряженность поля поверхностной электромагнитной волны

4О максимальна,на поверхности зеркала, что приводит к высокой чувствительности предлагаемого способа к состоянию поверхности зеркала. Наличие на зеркале тонкой пленки конденсата, 45 независимо от того, вода это или лед, увеличивает затухание поверхностной электромагнитной волны.

На расстоянии В от элемента 2 воз-. буждения располают элемент 3 преоб50 раэоьания, который осуществляет преобразование поверхностной электромагнитной волны в объемное электромагнитное излучение с целью измерения интенсивности поверхностной электромагнитной волны. Элементом 3

Изобретение относится к измери-тельной технике, предназначенной для обнаружения тонких слоев конденсата (l0-1000 Х) и измерения его толщины, и может быть использовано в метеорологии в гигрометрах точки росы, в авиации для обнаружения ранних стадий обледенения летательных аппаратов,в нефтехимической и газовой промышленности для обнаружения поверхностной высокомолекулярной полимеризации, в лакокрасочной промьппленности для контроля адгеэии на поверхности металлов .

Известны оптические способы индикации конденсата, основанные на изменении отражения света от поверхности конденсационного зеркала при образовании конденсата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ индикации конденсата на зеркальных металлических поверхностях с помощью пучка излучения оптического диапа-. зона частот, основанный на появлении рассеяния света конденсационным зеркалом при образовании конденсата.

Однако известный способ не позволяет заметить тонкие (толщиной менее ч

1000 Л) пленки конденсата в начальный момент его образования. Кроме того, измерения невозможны при отрицательных температурах, когда конденсат на зеркале образует тонкую пленку стекловидного льда, не рассеивающую свет.

Целью изобретения является повьппение чувствительности индикации в широком диапазоне температур.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу индикации конденсата на зеркальных металлических поверхностях с помощью пучка излучения оптического диапазона частот, излучение оптического диапазона частот преобразуют в поверхностную электромагнитную волну, пропускают ее по зеркальной металлической поверхности и измеряют интенсивность излучения пучка, по изменению которой определяют наличие на толщину слоя конденсата.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для реализации предложенного способа, Устройство содержит зеркальную металлическую поверхность.l, элемент преобразования может служить край металлического зеркала или призма из прозрачного н рабочем диапазоне частот материала.

12b733t

1 5 10 о

10 А

0,99 0,95

0,90

100 А 0,89

0,58

0,33!

Составитель В. Агапова

Редактор Л. Повхан Техред И.Ходанич Корректор С. Черни

Заказ 5769/43 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!!3035, Москва, Ж-35, Раушская.наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Если интенсивность излучения, выходящего иэ элемента преобразования, до начала конденсации - Тд, то пленка конденсата толщиной d приводит к уменьшению интенсивности до

1 --Е (Х=Х д -3681 4 I (— ) где 1 — частота излучения; и E — диэлектрические постоянные м металла и конденсата соответственно;

I — мнимая часть выражения s круглых скобках.

В таблице приведены результаты расчета влияния толщины пленки конденсата на поверхности медного зеркала на изменение интенсивности поверхностной электромагнитной волны при реальных размерах зеркал, ограничивающих величину R.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить чувствительность индикации конденсата на 1-2 порядка в широком диапазоне температур, что дает .возможность обнаружить и иссле.довать начальные стадии роста пленки конденсата, начиная с мономолекулярных слоев, а также измерять толщину слоя конденсата. Кроме того, использование инфракрасного излучения позволяет проводить все измерения в темноте.