Устройство для измерения температуры

 

. Союз Советскнн

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 12,10,77 (21) 2534236/18-10 с присоединением заявки.%—

6 01 К 11/12 .. йеудерстеенньй кемнтет

СССР ао делам нэебретеннй н атнрмтнй (23 ) П р и о рятетв

Опубликовано 05.02.80, Бюллетень ф 5

Дата опубликования описания 05.02.80 (53).УДК 536.531 (088 8) (72) Автор изобретения

Ю, P. Войцехов (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение касается термометрин и может

1 быть использовано для непрерывного исследования температурных полей, например, газовых и жидкостных потоков.

Известны устройства для измерения температуры, основанные на изменении спектрально5

ro состава отраженного или проходящего через чувствительный элемент света (11.

Недостаточная точность этих устройств обусловлена системой регистрации изменения цвета. т©

Известно также устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света, чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы с оптически неоднородной смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления„и экран Щ.

К недостаткам этого устройства следует отнести низкую точность измерения, например, температурного поля, обусловленную частичным

26 перекрытием световых пучков разного спектрального состава, проходя{цих сквозь различные участки измерительного элемента.

Цель изобретения — повышение точности asмерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения темнературы,. содержащее источник белого света, чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы с оптически неоднородной смесью компонентов с близкими показателямн преломления и различными теьптературиыми коэффициентами показателей преломления, и экран, дополнительно введены перфорированный экран, соединенный с вибратором, линза и диафрагма, размещенные между чувствительным элементом и экраном.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство; на фиг. 2 — перфорированный экран; на фиг. 3 — диаграмма температурного поля.

Устройство включает в себя источник 1 белого света, конденсорную линзу 2, обеспечивающую параллельный пучок 3 белого света, направленный на чувствительный элемент, установленный в среде, температурное поле которой подлежит исследованию. Чувствительный элемент выполнен в виде плоскопараллельной кюветы 4 с прозпачвыми стенками. Кювета 4 заполнена

4177

1 ния между ними теплового равновесия на чувствительный элемент направляют параллельный лучок. света 3. Через каждый участок чувствительного элемента, не отклоняясь от основного направления, проходит свет различного спектрального состава в зависимости от распределения температур в среде, Остальные спектральные составляющие белого цвета в результате рассеяния. на оптических неоднородностях сн10 стемы выходят из чувствительного элемента под различными углами. Этот рассеянный свет частично поглощается перфорированным экраном 7, свободно пропускающим лишь световые лучи. 12, распространяющиеся вдоль оптн15,ческой оси устройства; Расходящиеся лучи 13. поглощаются светопоглащающим покрытием на экране 7. Аналогичную функцию выполняет также диафрагма 14, установленная за линзой

11, которая пропускает лучи, прошедшие

20 сквозь чувствительный элемент без отклонения н распространяющиеся вдоль оптической оси устройства, но задерживает рассеянный свет.

Пройдя сквозь диафрагму !4, эти лучи дают на экране 15 цветовое, изображение температурного поля объекта. Устанавливая на пути па--. дающего светового лучка 3, например между источником 1 белого света и конденсорной линзой 2, различные усконолосные фильтры, наблюдают на экране изотермы температурного

30 поля объекта. При этом каждой температуре соответствуют линии разного цвета.

Исследованйе макета предложенного термо чувствительного устройства сравнительно с макетом прототипа показалн,,что если минималь35 ный температурный перепад, уверенно обнаруживаемый с помощью прототипа, составляет ь

2 С, то предложенное устройство позволяет обнаружить температурный перепад порядка

0,3 С.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света, чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы

45 с оптически неоднородной смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления, и экран, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения

71

3 смесью жидкого 5 и твердого 6 компонентов, например органической жидкостью и порошком оптического стекла (вместо органической жидкости могут быть использованы полимеры), За чувствительным элементом расположен перфорированный экран 7. Экран с отверстиями закреплен на вибраторе 8 и колеблется перпендикулярно оптической оси устройства с частотои более 25 Гц. Экран 7 имеет достаточно болыную толщину, на него нанесен светопоглощающий состав. При достаточной толщине экран задерживает лучи 9, отклойившиеся от основного направления (оси устройства), Так как отверстия 10 в экране расположены относительно далеко друг от друга исключено взаимное искажение цветовой картийы смежных участков, влияние которых наиболее ощутимо, Вйбратор 8 работает так, что перфорированный экран 7 смещается то вверх, то вниз на отрезок, равный половине проекции на вертикаль " расстоятния между центрами смежных oãâåðстий. Крайние его псолсожейия отмечены точками х и х,. При этом время т,, затрачиваембе на перемещение из одного краййего положения экрана 7 (х,) в другое (х,) намного меньше длительностей т, и т,, в течение которых экран 7 находится на обоих крайних рабочих положениях. Благодаря колебаниям экран 7 позволяет последовательно рассмотреть все томки температурногоп ноля чувствительного элемейта, повторяющего температурное поле среды, где он установлен. Прн частоте колебаний более 25 Гц, благодаря инерциоййос- ти глаза прерывность цветовой картины глазом не обнаруживается. За экраном 7 установлена линза 11, собирающая свет, прошедший сквозь чувствительный элемент. Световой пучок 3, беспрепятственно прошедший сквозь чувствительный элемент, трансформируется в пучок 12.

Этот световой пучок направлен вдоль оптичес кой оси устройства и линза 11 фокусирует его в точке A. Лучи 13, отклонившиеся от основного направления в результате рассеяния на оптических неоднородностях чувствительноат.т- -. - - " .

:го элемента, фокусируются в инытхп точках В, С и т.д. фокальной плоскости линзы 11 „где установлена диафрагма 14 так, что она пропускает на экран 15 лишь лучи, прошедшие сквозь чувствительный элемент без рассеяния ii определяю|цие его цветовуй a артину в- еоодтветствни «0 с температурыям полем среды, где он установлен. Зрачок диафрагмы по форме и размерам совпадает с изображением тела накаливаний источника белого света.

Устройство работает следующим обраюм;

В среде, температурное поле которой под.

-левйтт исНедовмтйм, усткаййливается ервстаи- тельный элемент, выполненный на основе оптически неоднородной смеси. После установле. точности измерения, в него введены перфорированный экран, соединенный с вибратором, линза и диафрагма, размещенные между чувствительным элементом и экраном

Исто цяки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Н 278166, кл, G 01 К 11/12, 1969.

2, Авторское свидетельство СССР Х 253408, кл, G 01 К 11/12„1968 (прототип).

714177

Составитель Ю. Андриянов

Техред,М.Петко

Редактор А. Шмелькин

Корректор Н. Стец

Подписное

Заказ 92б9/34

Тираж 713

БНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открьпий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП "Патейт", r. Ужгород, ул. Проектная, 4