Термоиндикатор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150279 (21) 2748670/18-10 (- 1) М

3 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет

G 01 К 11/12

Государствеиинй комитет

СССР во делам иаобретеиий и открытий

Опубликовано 150481.Бюллетень М

Дата опубликования описания 1504.81 (53) УДК 5з6.5з (088.8) 72 Авторы (54) 1ЕРМОИНДИКА1ОР

1 1

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

Известны термоиндикаторы, которые при достижении определенной температуры изменяют свой внешний вид, в частности цвет, прозрачность, форму (1) °

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тер-. моиндикатор, содержащий смесь органической жидкости и твердого порошкообразного ингредиента — измельченного стекла, причем твердым ингредиентом является особое стекло, жид ким ингредиентом - раствор двух терпен-углеводородов (2).

Этот термоиндикатор, являясь сме. сью двух разнородных материалов, представляет собой оптически неоднородную систему с присущей ей спектральной избирательностью для проходящего сквозь нее белого света. При каждом значении температуры в преде. лах рабочего температурного диапазона термоиндикатора он беспрепятственно прог.; скает цвет лишь в узком спектра льном интервале, рассеивая остальные составляющие проходящего светового потока. При изменении тем пературы соответственно изменяется спектральный состав свободно прошедшего света, что проявляется как изменение цвета термоиндикатора.

Недостатком термоиндикатора является низкая точность измерения температуры, вызванная низкой спектральной избирательностью термоиндикатора, невозможность измерения с высокой точностью температуры в диапазоне 41-71оС, низкая надежность.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры в диапазоне 41-7 1 С.

Поставленная цель достигается тем, что термоиндикатор содержит твердый ингредиент — оптическое стекло ЛК4, измельченное до фракции 60200 мкм и жидкий ингредиент о -ксилол при следующем .соотношении, вес.В: оптическое стекло марки ЛК4 60-73;

О-ксилол 27-40.

Ингредиенты термоиндикатора образуют физическую смесь. При этом химический состав стекла ЛК4 однозначно определяется его маркой.

На чертеже показана температурноспектральная характеристика термоин821961

65 дикатора, определяющая смещение его максимума пропускания йо в зависимости от температуры

Температурно-спектральная характеристика связывает цвет термоиндикатора с температурой и определяется такими .термооптическими параметрами ингредиентов, как n0 — показатель преломления, соответствующий длине волны й() =589,3 нм, средняя дисперсия иопд И вЂ” температурный коэффициент показателя ripeломления, соответствующий длине волны 9.О . При этом точность измерения температуры тем выше, чем контрастнее изменения цвета термоиндикатора в соответствии с изменением 15 температуры.

Термоиндикатор является оптически неоднородной смесью. Ингредиенты смеси выбраны таким образом, что в рабочем температурном диапазоне АТ Щ0 термоиндикатора они имеют близкие показатели преломления, но различные средние дисперсии Q Fс и температурные коэффициенты показателей преломления дар(Д . Ввиду различия

Ь - дисперсионные кривые n=f () ингредиентов имеют разную крутизну, и ввиду близости показателей преломления в интервале ДТ .графики п =й(й). и и =f(Я), соответствующие жидкому и твердому ингредиентам, пересекаются в некоторой точке, для которой

n< (A ) = и („), т.е. показатели преломления ингредиентов совпадают.

Свет с длиной волны Э беспрепятственно пропускается веществом. Для 35 всех остальных длин волн ввиду того, что П q(3) ф п 2 (h) 7 термоиндикатор ведет себя как оптически неоднородная система. Длина волны света о определяет цвет термоиндикатора ° Термо- 40 чувствительность термоиндикатора обусловлена различием температурных коэффициентов показателей преломления ингредиентов. По величине1Др J36(-р ксилола более, чем на два порядка

0 превышаетЦП QQ(стекла ЛК4, и температурным йзменением п твердого ингредиента можно пренебречь по сравнению с жидким. у р -ксилола и,(существенно изменяется с температурой.

При повышении температуры дисперси- 50 онная кривая A q = т (,) опускается, а при понижении — поднимается . В результате этого при изменении температуры изменяется длина волны 3О, которая соответствует 55 точке пересечения дисперсионных кривых П,((Д) и 1() ингредиентов смеси, и соответственно изменяется цвет вещества. Рабочий температурный диапазон ДТ термоиндикатора охватывает температурный интервал, в пре- . делах которОго 5О смещается в пределах видимой области спектра, и соответственно цвет вещества изменяется от красного до фиолетового. Насыщенность и контрастность цвета термоиндикатора определяется его рассеивающей способностью, как оптически неоднородной смеси, и характеризуется полосой пропускания П, измеренной на уровне 0,5 его контура пропускания. Чем больше толщина слоя Е, чем больше частиц твердого ингредиента (оптических неоднородностей) встречается на пути луча и чем больше различие показателей преломления в окрестности длины волны ho (чем больше отличаются д ингредиентов), тем уже полоса пропускания, выше спектральная избирательность и тем соответственно контрастнее цвет термоиндикатора. Полоса пропускания П зависит от размера частиц д твердого ингредиента. При уменьшении размера частиц Д твердого ингредиента П увеличивается. Однако при выборе Д сталкиваются два противоречивых требования. С одной стороны, для того, чтобы термоиндикатор действительно выполнял функции светофильтра, необходимо, чтобы на своем пути луч света встречал достаточно большое количество неоднородных включений (рассеивание должно быть многократным), с другой стороны, при ограниченной толщине слоя Z это приводит к необходимости уменьшения размера частиц Д, что в свою очередь приводит к ухудшению спектральной избирательности. Чтобы не происходило существенного искажения температурногб поля объекта, толщина термоиндикатора не должна превышать

1 мм. При Е61 мм размер частиц твердого ингредиента следует ограничить интервалами Д =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 ингредиентов (о — отношение суммарного объема твердого ингредиента к объему смеси). При уменьшении Д от 200 до 60 мкм 8 уменьшается от

0,51 до О 36, При d = 60 мкм оптимальная спектральная избирательность вещества наблюдается при весовом содержании стекла ЛК4., равном 60%, О-ксилола 40%, а при Д =200 мкм— при весовом содержании стекла ЛК4

73%, р -ксилола 27%:, Изменение Д и о не сказывается на температурноспектральной характеристике термоиндикатора, а отражается только на насыщенности его цвета, т.е. на ширине полосы пропускания. При Е=

=1 мм, йо=0,5 мкм термоиндикатор при d =60 мкм имеет П=0,0328 мкм, а при d =200 мкм, Е=1 мм, h 0,5 мкмП=0,018 мкм.

821961 о о

5 5И ЮИ QD 7H З,нп

Составитель В. Голубев

Редактор Л. Копецкая Техред A.càâêà Корректор О.Билак

Заказ 1799/63 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Термоиндикатор позволяет с высокой точностью измерять температуру в интервале 41-71ОС. Термоиндикатор прост в изготовлении. Использование одной жидкости в качестве жидкого ингредиента вместо раствора двух позволяет повысить надежность термо-. индикатора.

Формула изобретения

Термоиндикатор, содержащий смесь 10 органической жидкости и твердого порошкообразного ингредиента — измельченного стекла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры в диапазоне 41-71оС, термоиндикатор содержит твердый ингредиент — оптическое стекло ЛК4, измельченное до фракции

60-200 мкм и жидкий ингредиент р-ксилол в следующих количествах, вес.Ъ: оптическое стекло ЛК4 60-73; 0 -ксилол 27-40.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

2. ° Патент Великобритании

Р 1134027,кл.G 1 D,îïóáëèê,21.11.68 ° (прототип).