Устройство для измерения температуры

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

»»711382

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.10.77(2l ) 2534243/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Оиубликоваио 25.01.80. Бюллетень ) о Ь

Дата опубликования описания 28.01.80 (5! )М. Кл.

С7 01 к ll/12

Ьаудюрстввнныб кюмнтвт

ЕССР

° ю дюнам нзобретеннй н юткрытнй (53) УД К 536. 5 1 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю. P. Войцехов (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПН АТУРЫ 2

Изобретение касается термометрии,. и может быть использовано дпя непрерывного исследования температурных полей различных объектов.

Известны устройства для измерения температуры, содержащие источник света и чувствительный элемент, показатель преломления которого зависит or температуры С12

Однако эти устройства имеют низкую точность измерения при использовании их для регистрации тепловых полей.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройст1S во, содержащее источник белого света, конденсатор и чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы, заполненной оптически неоднородной смесью комцонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления f2j

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения температурных полей, обусловленная плохой конграстностью цветовой тсаржны.

Ueab изобретения — повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света, конденсор и чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы, заполненной оптически неоднородной смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления, введены светоделитель, размещенный между источником белого света и конденсором, диафрагма и матовый экран, размещенные по одну сторону о r светоделителя вдоль оси отраженного пучка света, идущего or чувствительного элемента, и дополнительный конденсор, два барабана с набором нейтралт» ных и попосовых светофильтров и зеркальный экран, размещенные по другую сторону or свегодепитепя, причем верхняя стенка кюветы наклонена к основанию.

7113

На чертеже изображена схема предложенного устройс гва.

Устройство содержит источник 1 белого света, например лампочку накаливания, диафрагму 2, ограничивающую световой поток, и конденсорную линзу 3, обеспечивающую параллельный пучок 4 белого света, направленный перпендикулярно к чувс гвительному элементу.

Между источником 1 света и линзой 3 установлен светоделитель 5. Он может быть выполнен в виде светоделительного кубика, полученного на основе двух прямоугольных призм, сложенных наклонными

15 гранями, на которые нанесено полупрозрачное зеркало 6, частично пропускающее и отражающее падающий на него свет.

Чувствительный элемент установлен на объекте 7, температурное поле которого исследуется. Объект 7 непрозрачен для

20 белого света, поэтому чувствйтепьный элемент может работать только в отраженном свете. Чувствительный элемент выполнен на основе кюветы 8 с прозрач25 ной верхней стенкой, например выполненно йиз стекла. На нижнюю стенкукюветы 8 нанесено зеркально отражающее покрытие

9. Кювета 8 заполнена оптически неоднородной смесью двух компонентов 10 и

11, например жидкость и порошок оптического стекла, либо полимер и порошок стекла (кристалла). Компоненты смеси выбраны из условия близости их показателей преломления в рабочем температурном диапазоне элемента и различия тем35 пературных коэффициентов показателей преломления. Это обеспечивает оптически неоднородной системе спек тральную изби рательность и способность смещать поло40 су пропускания в соответствии с изменением температуры. Прозрачная верхняя стенка кюветы 8 выполнена наклонной по отношению к противоположной стенке с зеркально отражающим покрытием 9. Это позволяе т отдели ть свет, прошедший

45 сквозь измерительный элемент (лучи 12), спектральный состав которого несет информашпо о температуре объекта, or белого света, отраженного or наружной поверхности чувствительного элемента. Пос$0 ледний создает дополнительную засветку и затрудняет анализ спектрального сосгава лучей 12. В фокусе линзы 3 для луча света 12, беспрепятственно прошедшего

55 сквозь чувствительный элемент, отраженного or зеркального покрытия 9 и полупрозрачного зеркала 6 светоделителя 5, установлена диафрагма 13. Входной зра

82 4 чок диафрагмы 13 по форме и размерам совпадает с изображением гела накаливания источника 1 белого света. При этом достигается максимальная контрастность визуально наблюдаемой цветовой каргины температурного поля. 3а диафрагмой 13 расположен матовый экран 14. По той же оси, но с противоположной стороны от светоделителя 5 расположена конденсорная линза 13 гак, что для пучка белого света, отраженного от полупрозрачного зеркЬла 6 в направлении, перпендикулярном основному световому потоку, источник 1 находится в фокусе линзы 13. За линзой 13 расположен набор нейтральных светофильтров 14 с разным коэффициентом пропускания. За ним расположен набор полосовых светофильтров 15 для видимой области спектра. Светофильтры 14 и 15 установлены в барабанах 16. Поворачивая барабан 16 относительно оси, получают любое нужное сочетание нейтрального и полосового светофильтров. За набором полосовых светофильтров 15 расположен экран 17 с зеркально отражающим покрытием. Предположим, что необходимо определить иэотермы, соответствующие свету с длиной волны )1 и 1д, расположенными.рядом по спектральной шкале, например красную иэотерму и оранжевую.

Это можно сделать, установив на пути светового пучка 12 поочередно узкополосные светофильтры с длинами волн 34Н3 ,Пля получения высокой контрастности в изображении иэотерм нужно испольэовать фильтры с очень узкой полосой пропускания, что затруднительно в длинноволновой области спектра, а также, приводит. к резкому снижению яркости наблюдаемой изотермы. Поставленная задача может быть решена следующим образом. Вводим в световой поток, дающий изображения цветовой картины на экране 14, дополнительный свет определенного спектрального состава, который в сочетании и )1 дает резко контрастные цвета. К примеру, голубой с красным дают темный буро-коричневый цвет, а голубой с оранжевым — яркоэеленый. Введение дополнительного голубого упрощает разделение изотерм красной и оранжевой.

Свет требуемого спектрального состава подбирают с помощью набора нейтральных 14 и полосовых 15 светофильтров.

Для этого часть белого света, отраженного полупрозрачным зеркалом 6 собирают с помощью линзы 13 и пропускают через выбранные светофильтры 14 и 15. Пос711382 ледний отражается от экрана 17 с зеркально отражающим покрытием и вновь собирается линзой 13, проходя (частично) через светодепигель 5 и диафрагму

13. Если исследуемые изотермы хорошо разделены спектрально, го барабан с нейтральными светофильтрами располагается так, чтобы свет падал на светопоглошаюший пятачок в барабане без светофильтров. Использование элементов 1317 позволяет, сохранив высокую яркость цветовой картины, повысить контрастность определения иэотерм температурного поля.

Введение новых конструктивных элементов позволяет повысить контрастность картины, т.е. в конечном счете точность измерений. Экспериментально достигнутое разрешение составляет 0,2-0,3 мм, что на порядок выше, чем в прототипе.

Формула и зобретения

1. Устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света, конденсор и чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы, эаполненно и onтически неоднородной смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления, î r л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введе ны светоделитель, установленный между источником белого света и конденсором, диафрагма и матовый экран, размещенные

10 по одну сторону or светоделигеля вдоль оси отраженного пучка света, идущего or чувствительного элемента, и дополнительный конденсор, а также два барабана с нейтральными и полосовыми светофильтрами и зеркальный экран, размещенные по другую сторону or светоделитепя.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что верхняя стенка кюветы наклонена к основанию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 278166, кл. 5 01 К 11/12, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 253408, кл. G 01 К 11/12, 1968 (прототип).

БНИИПИ Заказ 8996/27

Тираж 713 Подписное

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