Способ измерения температуры

 

<п648857

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз СоветскнхСоцналнстнмескнх

Реотублик (61) Дополнительное к авт. свиа-ву (22) Заявлено 27.04.72 (21) 1777623/18 10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано25.02.79. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М. Кл.

G01 К 11/16

Государственный комитет

СССР па делам нзоаретеннй н открытий (53) УДК 536.523 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю. P. Войцехов, Ю. Н. Попов и М. М. Чернякова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к теплоизмерению и может быть применено для измерения температуры бесцветных и прозрачных жидкостей в различных отраслях народного хозяйства, например для измерения температуры хладагентов в системах охлаждения радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство, реализующее способ измерения температуры, которое содержит два несмешивающихся вещества с известными дисперсиорными свойствами, представляющими собой состав с зависимым от 10 температуры показателем преломления, и которое образовано введением в одно вещество инородного нерастворяющегося в нем вещества (стекла) с близким показателем преломления и отличающимся температурным коэффициентом показателя преломления (1).

Однако использование в качестве инородного нерастворяющегося вещества стекла позволяет измерять температуру при установке устройства на исследуемом объекте либо в исследуемой среде лишь с использо- 20 ванием кюветы, необходимой для предотвращения попадания в измерительную систему твердого компонента. Кювета ухудшает быстродействие устройства.

Известно также устройство для измерения температуры, реализующее подобный способ, в котором термоиндикатор из смеси оптически неоднородных веществ, показатели преломления которых зависят от длины света, а температурные коэффициенты показателей преломления отличны по знаку (или величине), помещен внутрь объекта измерений, что дает возможность непрерывно определять тепловое состояние объекта при минимальной инерционности измерений (2).

Однако применять подобное устройство для измерения температуры потоков при высоком быстродействии измерителя температуры нельзя, так как требуется дополнительная кювета, исключающая попадание в поток твердого компонента.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в измерении температуры по цвету смеси двух компонентов с близкими. показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателя преломления, при освещении смеси параллельным пучком белого света (3).

648857

Недостатком известного способа является относительно большая тепловая инерция измерительного элемента.

Цель изобретения — повышение быстродействия процесса измерения температуры.

Для этого по предлагаемому способу измерения температуры по цвету смеси двух компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными ко. эффициентами показателя преломления, при освещении смеси параллельным пучком белого света, непосредственно в поток жидкости, который является первым компонентом и температура которого измеряется, вводят инородную жидкость, являющуюся вторым компонентом, и перемешивают их до получения равномерной эмульсии.

На фиг. 1 приведено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг.2— кривые дисперсии жидкостей при различных тем пер а тур а х.

В рабочую жидкость 1, например хладагент, текущую по трубопроводу 2, вводят не растворяющуюся в ней жидкость 3 с близким показателем преломления и отличающимся температурным коэффициентом показателя преломления.

С помощью эмульгатора; роль которого может выполнять установленная в трубопроводе решетка 4, образуется оптически неоднородная эмульсия 5, цвет которой определяется ее температуроч т. е. температурой хладагента..

Цвет эмульсии 5 наблюдают при освещении ее источником 6 белого света через прозрачную вставку 7 в трубопроводе 2.

По цвету эмульсии определяют температуру хладагента.

Измерение температуры может быть произведено визуально либо с помощью любого спектроразлагающего прибора.

В качестве инородной жидкости используют прозрачную бесцветную не растворимую в хладагенте жидкость с близким показателем преломления, но отличающуюся от хладагента величиной температурного коэффициента показателя преломления.

При большой скорости хладагента отпадает необходимость в эмульгаторе, установленном в трубопроводе перед прозрачной вставкой 7, а перемешивание рабочей и инородной жидкостей до получения равномерной эмульсии производится насосом.

Предлагаемый способ измерения температуры основан на селективном пропускании света оптически неоднородными системами.

При этом полоса пропускания оптически неоднородной системы смещается по спектру в зависимости от температуры.

Роль оптически неоднородной системы выполняет эмульсия, полученная при смешивании двух нерастворимых бесцветных и прозрачных жидкостей с близкими показателями преломления.

55 дают, и этот свет беспрепятственно проходит сквозь нее при 30 С. При этом эмульсия окрашивается в цвет, соответствующий длине волны Л .

При изменении температуры, например увеличении ее до 35 С, кривые дисперсии смещаются. Этиленгликолю соответствует кривая 12, а бромистому пропилу — кривая 14.

Известно, что все материалы, в том числе жидкости, характеризуются оптической дисперсией, определяемой зависимостью показателя преломления от длины волны. С увеличением длины волны показатель преломления уменьшается.

Показатель преломления веществ зависит также от температуры. В частности, жидкости характеризуются отрицательным температурным коэффициентом показателя преломления.

Ниже приводится пример осуществления способа при добавлениии к этиленгликолю бромистого пропила.

При увеличении температуры кривая дисперсии жидкости смещается вниз, оставаясь практически параллельной самой себе, как показано на фиг. 2, где кривые 9, 10, 12 и 13 соответствуют этиленгликолю при 25, 30, 33 и 40 С, а кривые 8, 11, 14 и 15— бромистому пропилу при тех же температу2р рах.

Этиленгликоль и бромистый пропил имеют близкие показатели преломления и различные температурные коэффициенты показателеи преломления (у бромистого пропила

25 температурный коэффициент показателя преломления в два раза выше, чем у этиленгликоля) .

Если в этиленгликоль (часто используемый в качестве хладагента) добавить бромистый пролил, то ввиду разной плотности

3о эти жидкости рассеются. При встряхивании этой смеси образуется оптически неоднородная эмульсия.

Оптическая неоднородность этой эмульсии обусловлена тем, что, например, при

30 С для всего спектрального диапазона ле35 вее Л((Х) — длина волны, соответствующая точке пересечения «Ь» кривых 10 дисперсии этиленгликоля и бромистого пропила) превышает показатель преломления этиленгликоля (для Л (.Лд ), а для спек4р трального диапазона правее Л (Л )Л ) показатель преломления этиленгликоля превышает показатель преломления бромистого пропила.

Таким образом, эмульсия, полученная на основе смеси этиленгликоля и бромистого пропила,при 30 С, рассеивает свет в спектральном диапазоне Л Л, что соответствует всему спектру белого света за исключением длины волны

Для света с длиной волны Х показатели преломления компонентов эмульсии совпа648857

Кривые 12 и 14 пересекаются в точке

«б», которой соответствует уже другая длина волны, т. е. эмульсия становится прозрачной для света с длиной волны Х при

35 С и оптически неоднородной для всего остального спектрального диапазона белого света.

На примере эмульсии, полученной при добавлении к этиленгликолю бромистого про. пила, показано. свойство селективного пропускания света оптически неоднородными эмульсиями и смещение полосы прозрачности эмульсии по спектру в зависимости от температуры. В частности, для указанной эмульсии при изменении температуры от 25 до 40 С цвет меняется от красного до фиолетового, непрерывно проходя через все цвета спектра белого света.

На фиг. 2 приведен также пример осуществления способа, по которому эмульсия получена на основе смеси нитрометана и н-гептана, где кривые 16, 19, 21 и 23 соответствуют н-гептану при 90, 95, 100 и 105 С, а кривые 17, 18, 20 и 22 — нитромет ну при тех же температурах.

При изменении температуры в диапазоне 90 — 105 С полоса пропускания этой эмульсии сдвигается из красной области в фиолетовую, проходя через весь спектр белого света.

Выбор компонентов смеси для любого заданного температурного диапазона как в положительной, так и отрицательной температурных областях легко производят по таким физическим параметрам, как показатель преломления, относительная дисперсия и температурный коэффициент показателя преломления.

Выбирая те либо иные добавки к определенному хладагенту можно смещать температурный диапазон, в котором эмульсия изменяет свой свет в зависимости от температуры,в положительной и отрицательной температурных областях.

В частности, термочувствительные эмульсии, изменяющие свой цвет в зависимости от температуры, можно получить при добавлении в незначительном количестве во фреон 114 бензола либо cepoyrëåðîäà, во фреон ll либо 21 — хлористого натрия, во

10 фреон 12 либо 22 — бензола и т. д.

Так как термодатчиком является сам хладагент, измерение температуры производится безынерционно и не требует введения в поток дополнительного термодатчика.

Формула изобретения

Способ измерения температуры по цвету смеси двух компонентов с близкими пока2О зателями преломления и различными температурными коэффициентами показателя преломления, при освещении смеси параллельным пучком белого света, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия процесса измерения температуры, непосредственно в поток жидкости, который является первым компонентом и температура которого измеряется, вводят инородную жидкость, являющуюся вторым компонентом, и перемешивают их до получения равномерной

30 эмульсии

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании Мо 1134027, кл. G 1 D 7, 20.11.68.

2. Авторское свидетельство № 267129, З5 кл. G 01 К 7/16, G 01 К 11/12,04.10.68.

3. Авторское свидетельство № 253408, кл. G 01 К 11/16,,11.12.67.

648857

1i I

И35

1,на

1,425

1;560

1 355

1,3 о5

g 7 з с с

4 иоп. син. гоп. зол Жп. Ор Красина

Фиг.2

Составитель A. Бордюговский

Редактор Т. Иванова Техред О. Луговая Корректор А. Власенко

Заказ 541/39 Тираж 765 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изббретений и открытий

I I 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул.. Проектная, 4