Способ определения температуры

 

Использование: дистанционное измерение температуры. Сущность изобретения: на объекте контроля размещают термочувствительный элемент из соединения уранила. Импульсным лазерным излучением микросекундного диапазона возбуждают его люминесценцию. Измеряют период времени с момента возбуждения люминесценции до достижения максимального значения ее интенсивности в выделенном спектральном интервале, по которому определяют искомую температуру. 4 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 К 11/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4750157/10 (22) 16.10.89 (46) 30,08.92. Бюл. М 32 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.

А.Н.Савченко (72) В.Н.Бойков, А.Н.Красовский, В.И.Покаташкин и Г,В,Шалаховская (56) Абрамович Б.Г. и Картавцев В.Ф. Цветовые индикаторы температуры. М.: Энергия, 1978, с,133, Авторское свидетельство СССР

N. 479964, кл. G 01 К 11/00. 1975.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения температуры.

Известен способ измерения температуры объектов различной конфигурации путем измерения интенсивности люминесценции датчика, находящегося в термическом контакте с объектом, и последующего определения температуры по известному соотношению, связывающему температуру объекта с интенсивностью люминесценции датчика.

Известен также способ измерения температуры объектов, включающий импульсное возбуждение люминесценции датчика, находящегося в термическом контакте с объектом, и определение температуры по величине постоянной времени затухания люминесценции датчика.

При низких температурах (Т < 100 К) пользоваться таким способом для измерений невозможно, так как постоянная времени затухания люминесценции практически,. Ып, 1?58451 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР61 (57) Использование: дистанционное измерение температуры. Сущность изобретения; на объекте контроля размещают термочувствительный элемент иэ соединения уранила. Импульсным лазерным излучением микросекундного диапазона возбуждают его люминесценцию. Измеряют период времени с момента возбуждения люминесценции до достижения максимального значения ее интенсивности в выделенном спектральном интервале, по которому определяют искомую тЕмпературу. 4 ил. не меняется с температурой, что связано с отсутствием в этой области процессов температурного тушения люминесценции. Например, для соединений уранила. кристаллы которых можно испольэовать в качестве вещества датчика, постоянная времени затухания люминесценции является практически постоянной величиной начиная с Т = 170 — 270 К в зависимости от соединения. При необходимости измерений температуры в области ниже этих предельных значений пользоваться известным cnoc0áoì практически невозможно.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых температур.

Поставленная цел ь достигается тем, что по способу определения температуры, заключающемуся в импульсном возбуждении . люминесценции датчика. находящегося в термическом контакте с обьектом, импульсами с длительностью, меньшей постоянной времени затухания люминесценции датчика, измерении постоянной времени

1758451 затухания люминесценции и определении температуры по значению этой величины, в качестве люминесцирующего вещества датчика используют ураниловые соединения, производят импульсное возбуждение люминесценции датчика излучением микросекундного диапазона, измеряют период времени с момента возбуждения люминесценции соединений уранила до достижения максимального значения NHTGHcMBHOcTM люминесценции в выделенном спектральном интервале и по величине этого периода определяют температуру обьекта.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что вместо регистрации нескольких значений интенсивности излучения датчика в различные моменты времени после его импульсного возбуждения и определения постоянной времени затухания люминесценции по полученным значениям предлагается измерять интервал . времени с момента возбуждения люминесценции до достижения максимального значения интенсивности люминесценции в выделенном спектральном интервале, Температурная зависимость указанного интер-. вала времени получена экспериментально при исследовании кинетики свечения ураниловых соединений. Ураниловые соединения имеют несколько исходных для люминесценции уровней энергии, обладающих свойством взаимного обмена энергией электронного возбуждения. Наряду с перераспределением "-нергии электронного возбуждения с уровня высокочастотного на низлежащий уровень имеет место и обратный процесс переноса энергии вверх с нижнего уровня на более высокочастотный.

Этот процесс зависит от температуры и влияет на характеристики кинетики люминесценции вещества.

Данные по измерению кинетики свечения показывают, что при импульсном лазерном возбуждении люминесценции излучением микросекундного диапазона и измерении кинетики люминесценции в разных спектральных интервалах, соответствующих излучению с разных исходных уровней; более коротковолновая компонента спектра затухает по закону, близкому к экспоненциальному, а более длинноволновые в начале разгораются, а затем затухают с временами жизни, значительно превышающими время загухания коротковолновой компоненты. При возбуждении более низкочастотного уровня соответствующая длинноволновая компонента затухает по экспоненциальному закону. а более коротковолновые в начале разгораются, а затем затухают.

Вид кинетических кривых данного вещества определяется его свойствами: расстоянием между исходными для люминесценции уровнями, природой этих

5 уровней, температурой. Экспериментально показано, что, в частности, период времени с момента возбуждения люминесценции до достижения максимального значения люминесценции в выделенном спектральном ин10 тервале зависит от температуры; Эта зависимость определяет сущность изобретения и обьясняется зависимостью от температуры процессов переноса энергии вверх с длинноволнового на более коротко15 волновый уровень.

На фиг, 1 изображена упрощенная схема уровней энергии молекулы люминесцирующего вещества, схема селективного возбуждения, перераспределения энергии

20 между уровнями и излучения с этих уровней; на фиг. 2 = кинетические кривые излучения аммонийуранилпропионата после возбуждения световым импульсом с длительностью

1 мкс (1 — линия 475,1 нм {12048 см 1: 2—

25 475,4 нм(21034см );3 — 475,6нм (21026 см )

Т вЂ” 4,2 К); на фиг. 3 — кинетические кривые излучения натрийуранилацетата после возбуждения лазерными импульсами длительностью 2 мкс (1 — линия 21110 см

30 2 — 21145 см" при лазерном возбуждении с частотой 21140 см; 3 — линия 21110 см

4 — 21145 см при ла:-ерном возбуждении с

-1 частотой 21110 см; Т = 8 К); на фиг, 4— градуировочные кривые, представляющие

35 зависимость времени разгорания люминес.ценции с определанного уровня от температуры Т {1 — кривая получена для уровня

21110 см натрийуранилацетата, возбуждаемого лазером с частотой 21140 см; 2—

40 кривая получена для уровня 21145 см натрийуранилацетата, возбуждаемого лазером с частотой 21110 см ), Способ осуществляют следующим образом.

45 Пример 1. В качестве люминесцирующего вещества датчика берут аммонийуранилпропионат в кристаллическом или поликристаллическом состоянии и приводят в контакт с объектом измерения. Если

50 люминесцирующее вещество имеется в виде поликристаллического порошка, то его прессуют в таблетку и затем приводят в контакт с объектом. В молекуле вещества имеются три исходных для излучения уровня

55 энергии: 21048, 21034, 21026 см . Возбуждают люминесценцию излучением импульсного перестраивазмсго лазера на красителе

Кумарин-102 с плавной перестройкой частоты в диапазоне 465-510 нм, длительностью вспышки 2 мкс и полушириной полосы гене1758451

Фиг. f рации 3 см . Выбирают.из диапазона генерации частоту, соответствующую возбуждению коротковолнового уровня, т,е.

21048 см, Выделяют спектральный интервал, соответствующий излучению с уровня 21026 см, с помощью монохрома-1 тора ДСФ-12 (обратная линейная дисперсия при длине волны 450 нм 0,5 нм/мм).

Измеряют время от начала импульса возбуждения до достижения максимальной интенсивности люминесценции с помощью измерителя временных интервалов spa>r =

=0,5,и с и по градуировочной кривой 1 (фиг.

4) судят о температуре объекта. Т = 16 К.

Пример 2, В качестве люминесцирующего вещества берут натрийуранилацетат в кристаллическом или поликристаллическом состоянии и приводят в контакт с объектом измерения. В молекуле этого вещества выявлены три исходных для излучения уровня энергии: 21 142, 21139, 21110 см . Возбуждаютлюминесценцию излучением импульсного лазера на красителе Кумарин-102 с частотой, соответствующей возбуждению

-1 коротковолнового уровня. т.е. 21140 см

Выделяют спектральный интервал, соответ-1 ствующий излучению с уровня 21110 см, с помощью монохроматора ДФС-12. Измеряют время от начала импульса возбуждения до достижения максимальной интенсивности люминесценции в этом спектральном интервале тразг = 0,4 р с и по градуировочной кривой 2 (фиг. 4) судят о температуре объекта. Т = 10 К.

Пример 3. В качестве люминесцирующего вещества берут то же соединение, что указано в примере 2. Возбуждают его люминесценцию лазерной часто ой. соо15 ветствующей возбуждению длинноволнового уровня, т,е. 21110 см . Выделяют

-1 спектральный интервал, соответствующий излучению с уровня 21140 см, с помощью

-1 монохроматора. Измеряют время от нача10 ла импульса возбуждения до достижения максимальной интенсивности люминесценции в этом спектральном интервале . тразг = 0,2p с и по градуировочной кривой 3 (фиг, 4) судят о температуре объекта. Т=

15 =18 К.

Формула изобретения

Способ определения температуры, включающий приведение термочувстви20 тельного элемента в тепловой контакт с объектом и воздействие на термочувствительный элемент импульсным лазерным излучением микросекундного диапазона до возбуждения его люминесценции, о т л и25 ч а ю шийся тем, что, с целью расширения температурного диапазона, в качестве материала термочувствительного элемента используют соединения уранила, измеряют период времени с момента возбужде30 ния люминесценции соединений уранила до достижения максимального значения интенсивности люминесценции е выделенном спектральном интервале и по величине этого периода оп ределяют температуру

35 объекта.

1758451

1758451

Составитель Г, Шалаховская

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор С, Патрушева

Редактор 4. Огар

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

Заказ 2991 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Способ определения температуры Способ определения температуры Способ определения температуры Способ определения температуры Способ определения температуры 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить чувствительность волоконно-оптического датчика температуры

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений температуры люминесцентными датчиками

Изобретение относится к теплотехнике, пирометрии и предназначено для измерения температуры в труднодоступных местах

Изобретение относится к технике термометрии и может найти применение при дистанционном измерении температуры

Изобретение относится к контактной термометрии

Изобретение относится к температурным измерениям и м.б

Изобретение относится к технике термометрии и может быть использовано для измерения температуры практически во всех отраслях народного хозяйства
Изобретение относится к термометрии, в частности к бесконтактным способам определения температур объектов, которые могут находиться в экстремальных зонах
Изобретение относится к термометрии, в частности к бесконтактным способам определения температур объектов, которые могут находиться в экстремальных зонах
Изобретение относится к медицине и может быть использовано в анестезиологии, в общей хирургии и интенсивной терапии

Изобретение относится к пассивным акустическим рефлекторам и маркерам, используемым под водой. Акустический рефлектор, главным образом, для подводного применения, представляет собой оболочку, которая окружает сердечник. В оболочке образованы отверстия, которые обеспечивают свободное поступление воды внутрь оболочки и удаление воды из оболочки, когда рефлектор погружается в воду. Описываются различные примеры осуществления, включающие использование металлической оболочки, согласованной с водяным сердечником, использование установочного стержня, предоставление рамы для акустического отражения текстовых символов и цифр, растворимую заглушку для задержки срабатывания рефлектора, покрытие рефлектора полиуретаном для ограничения повреждений. Описываются конструкции рефлекторов с оболочкой из алюминия или алюминиевых сплавов, а также рефлекторы с неметаллической оболочкой. Особо важной особенностью изобретения является возможность использования для пометки и трассировки подводных неферромагнитных трубопроводов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей акустических рефлекторов. 21 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к способу измерения полей температуры на поверхности исследуемого объекта с помощью люминесцентных преобразователей температуры. Способ включает нанесение на поверхность покрытия, люминесцирующего при освещении возбуждающим излучением, интенсивность люминесценции которого зависит от температуры. Композиция для покрытия включает нитролак или полиуретановый лак, равномерно смешанный при нормальных условиях с двумя люминофорами - чувствительным к температуре родамином и нечувствительным к температуре люминофором. При освещении возбуждающим люминесценцию излучением указанные люминофоры люминесцируют в разных областях спектра. Искомое распределение температуры на поверхности объекта получают методом компьютерной обработки двух изображений, одновременно зарегистрированных в спектральных интервалах используемых люминофоров. Вычисленное отношение интенсивностей не зависит от яркости возбуждающего люминесценцию источника, толщины нанесения слоя лака, геометрических характеристик объекта исследования. Изобретение обеспечивает повышение достоверности результата визуального контроля температуры на поверхности объекта, а также возможность одновременного контроля температуры в непрерывном режиме по всей поверхности или выборочно на конкретном участке объекта. 3 ил.

Заявлена группа изобретений, раскрывающая систему и способ для контроля системы. При реализации заявленной группы изобретений подвергают изделия жестким внешним условиям, получают изображения светоизлучающего датчика, находящегося в прямом контакте с изделием, с использованием высокоскоростной системы получения изображений и анализируют изображения с использованием высокоскоростной системы обработки данных для одновременного предоставления карты температур и карты механических напряжений в изделии. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ определения температуры

Наверх