Термоиндикатор

 

CoIo3 СОВ4тския

Сецналиеия

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (гг) 808878

Ф . дм

К АВТОРСК©МУ СВ ВПЛЬСТВУ (61) Дополиительиое к авт. свид-ву

151,.(з (22) Заявлено 19.04.79 (2!) 2759264/18-10

С 01 К 11/12 с присоединением заявки HP—

Госуяврствсммый комитет

СССР ао Аелам ызобретеммй и открытнй.. (23) Приоритет

Опубликовано 280281. Бголлетень Ио 8

Рз) ИЖ 536.53 . (088.8) Дато опубликования описания 28. 02. 81

N. N. Чернякова, В. P. Войцеков и Ю. П. М (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) ТЕРЛ10ИНДИКЛТОР

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения температуры объектов, работающих в труднодоступных условиях.

Известны термоинднкаторы при достижении определенной температуры изменяют свой внешний вид, в частности, цвет, прозрачность, форму Е13

Из известных термоиндикаторов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термоиндикатор, содержащий смесь органической жидкости и твердого порошкообраэного ингредиента оптического стекла, измельченного до

Фракции 60-200 мкм, причем твердым ингредиентом является оптическое стекло ЛК4, а жидким + -ксилол f23.

Термоиндикатор, являясь смесью двух разнородных материалов, представляет собой оптически неоднородную систему с присущей ей спектральной избирательностью для прохОдящего сквозь нее белого света.

При каждом значении температуры в пределах рабочего температурного диапазона термонндикатор беспрепятственно пропускает свет лишь в узком спектральном интервале, рассеивая остальные составлякнцие проходжцего светового потока. При изменении температуры соответственно изменяется спектральный состав свободно проходящего света, что проявляется как изменение цвета термоиндикатора. недостатком термоиидикатора является низкая точность измерения температуры, вызванная низкой спектральной избирательностью термоиндикатора,невозможность измерения температуры в диапазоне 7 36 С

Цель изобретения - повышение точности измерения в диапазоне температур 7 - 36оС.

Поставленная цель достигается тем, что термоиндикатор содержит твердый ингредиент - оптическое стекло К2 и жидкий ингредиент - толуол в сле © дующих количествах, вес.Фг

Оптическое стекло К2 61-74

Толуол 2б-39

На чертеже представлена теьягературно-спектральная характеристика термонндикатора, определяющая смещение его максимума пропускания света с длиной волны А, в зависимости от температуры.

Температурно-спектральная харак30 тЕгысотнха СВяЗЫВаЕт цВЕт тЕрМОИНдИКа808878

Термоиндикатор позволяет с высокой точностью измерять температуру в диапазоне 7 — ЗбоС. Технология изготовления термоиндикатора проста.

Термоиндикатор, содержащий смесь органической жидкости и твердого порошкообраэного ингредиента оптического стекла, измельченного до фракции 60 - 200 мкм, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры в диапазоне 7 — 36 С, он содержит твердый ингредиент — оптическое стекторас температурой и определяется такими параметрами ингредиентов,как пэпоказатель преломления, соответствую щий длине волны А > = 589,3 нм, Ьрс - средняя дисперсия и фй. температурный коэффициент показателя преломления, соответствующий длине волны Лв. При этом точность измерения температуры тем выше, чем конт- растнее изменение цвета вещества термоиндикатора в соответствии с изменением . температуры.

Термоиндикатор является оптически неоднородной смесью. Ингредиенты сме" си выбраны таким образом, что в рабочем температурном диапазоне они имеют близкие показатели преломления, но различные средние дисперсии А „с и температурные коэффициенты показателей преломления (Р - .

Ввиду различия а„сдисперсионные кривые n=f (А) ингредиентов имеют 20 разную крутизну и ввиду близости показателей преломления в интервале ьТ, графики n = f(A )и и = (Л), соответствующие жидкому и твердому ингредиентам, пересекаются в некото- 25 рой точке, для которой n (Ло)= n (A.n), т.е. показатели преломления ингредиентов совпадают. Свет с длиной волны Л беспрепятственно пропускается термоиндикатором. для всех

30 остальных длин волн ввиду того, что и„(A. ) п (A. ), термоиндикатор ведет себя как оптически неоднородная рассеивающая система.

Термочувствительность термоиндикатора обусловлена различием температурных коэффицентов показателей преломления ингредиентоВ. По веЛичине — Я толуола более чем на два порядка превышает -® стекла, и температурным изменением и твердого ин- 4(» ,гредиеита можно пренебречь по сравнению с жидким. У толуола и< существенво изменяется с температурой.

При повышении температуры дисперсионная кривая п = f(k.) "опускается", 4ц а при понижении — "поднимается". В результате этого при изменении температуры изменяется длина волны Ае,которая соответствует точке пересечения дисперсионных .кривых n< (iL) и n>(il ) у» ингредиентов смеси, и соответственно изменяется цвет вещества.

Рабочий температурный диапазон

Ь Т термоиндикатора охватывает температурный интервал, в пределах которого Ао смещается в пределах видимой области спектра, и соответственно цвет вещества меняется от красного до фиолетового. Насыщенность и контрастность цвета термоиндикатора определяется его рассеивающей способ-.. 60 ностью как оптически неоднородной смеси и характеризуется полосой про-: пускания П, измеренной на уровне 0,5 его контура пропускания. Чем больше толщина слоя вещества Z, чем больше . 65 частиц твердого ингредиента встречается на пути луча и чем больше различие показателей преломления s окрестности длины волны Лц(чем больше отличаются Ь с ингредиентов), тем уже полоса пропускания, выше спектральная избирательность и тем соответственно к трастен цвет термоиндикатора. При уменьшении размера частиц Ь твердого ингредиента П увеличивается.

Прн измерении температуры термоиндикатором, он наносится на поверхность исследуемого объекта с толщиной слоя не более 1 мм, чтобы не происходило существенного искажения температурного поля объекта и резкого понижения точности измерения. При

Z <1 мм размер частиц твердого ингредиента следует ограничить интервалом А= 60 — 200 мкм, в этом случае на своем пути луч света встречает не менее 5 частиц, и смесь является многократно рассеивающей системой.

Оптимальная спектральная избирательность соответствует случаю плотной упаковки частиц твердого ингредиента в термоиндикаторе, когда жидкий ингредиент заполняет поры между частицами. Это соответствует оптимальному объемному соотношению О ингредиентов(8 — отношение суммарного объема твердого ингредиента к объему смеси).

При Ь = 60 мкм оптимальная спектральная избирательность термоиндикатора наблюдается при весовом соотношении стекла К2, равном 61%, толуола соответственно — 39%, при А

200 мкм К2 - 74%, толуола — 26%.

Изменение Ь и О не сказывается на. температурно-спектральной характеристике термоиндикатора t = f (Ag, + отражается только на насыщенности его цвета, т.е. на ширине полосы пропускания. При Z = 1 мм, Ло= 0,5 мкм термоиндикатор при g = 60 мкм имеет

П = 0,0324 мкм. При Ь = 200 мкм, Z = 1 мм, A0=0,5 мкм термоиндикатор имеет П = 0,0177 мкм.

Формула изобретения

808878

20

Ига ЮИ яа 5 K ЯО ач КЮ ÎÑË,нл

СоставитеЛЬ В. Голубев

Редактор П. Макаревич Техред М. Голинка Корректор Н. ГригоРук

Заказ 399/44 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 ло К2 и жидкий ингредиент — толуол в следующих количествах, вес.Ъ:

Оптическое стекло К2 61-74

Толуол 26-39.

Источники информации, п ринятые во внимание при экспертизе

1. Абрамович Б. Г. Термоиндикаторы и их применение. М.; "Энергия", ° 1972 с.9-14.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2749725, кл. G 01 К 11/12, 15 ° 02 ° 7 9 (протот ип) .