Устройство для измерения температуры

 

Сею» Севвтскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (111853428

Ж

/ г с г (61) Дополнительное к авт. саид-ву Р 253408 (22) Заявлено 080779 (21) 2792647/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 070881 Бюллетень № 29

Дате опубликования описания 070881 (51)М. Кл.

G 01 К 11/12

Государственный комитет

СССР по аслам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю.Р.Войцехов и M.М.Чернякова (7 1) 3a яв итель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ низкой частоты, подаваемого на модулятор; на фиг. 2б — электрический сигнал на выходе детектора для красного луча света; на фиг. 2в — то же, для -зеленого цвета; на фиг. 2г — то же, если луч света фиолетовый.

В схеме устройства показаны источник белого света 1, луч белого света

2, изооптический датчик 3, объект измерения 4, цветной луч от датчика

5, объектив б, полупрозрачное зеркало 7, поляризационный электрооптический модулятор с поляризаторами 8, 10 и электрооптическим модулятором 9, фотодетектор 11, генератор 12 низкочастотного пилообразного напряжения, усилитель 13, частотометр 14 с индика тором 15, глаз 16 наблюдателя.

Устройство работает следующим образом.

Включают источник белого света 1, луч 2 белого света падает на изооптический датчик 3, установленный на объекте измерения 4. Так как датчик

3 состоит иэ неоднородной оптической смеси (изооптикн), компоненты которой имеют скрещенные дисперсии показателя преломления, то в зависимости от температуры датчика последний пропускает только луч той длины волны, Изобретение относится к области теплофизических измерений.

По основному авт. св. 9 253408 известно устройство для измерения температуры, содержащее изооптический датчик, выполненный в виде прозрачной кюветы, заполненной смесью оптически неоднородных веществ с зависящим от температуры показателем преломления, и источник белого света. Измерение температуры регистрируется по изменению цвета проходящего через датчик света j1j.

Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная визуальной регистрацией цвета.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры введены поляризационный электрооптический модулятор, подключенный к источнику пилообразного напряжения, детектор, установленный на выходе модулятора, и частотометр,подключенный к детектору.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений в электронной схеме прибора; на фиг.

2а — эпюра пилообразного напряжения ЗО (53) VAN б 21. 398: 536. . б (088. 8) 853428 для которой при данной температуре показатели преломления совпадают.

Таким образом, падающий белый луч

2 отражается от датчика 3 как цветной луч 5, который через объектив 6 попадает на светоделитель 7 (например, полупрозрачное зеркало), которым разделяется на два луча, один из них отражается от делителя (другой проходит сквозь зеркало и идет к глазу оператора), проходит поляризатор 8, которым поляризуется, далее проходит кристалл электроойтического модулятора, анализатор и попадает на фотодетектор 11, где преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем-ограничителем и подается на схему частотомера (например, схему конденсаторного частотометра),на

I выходе которого установлен стрелочный индикатор 15, находящийся в поле зрения оператора. Последний устанавливает прибор таким образом, чтобы цветной луч 5 датчика находился на светоделителе 7.

Узел модулятора работает следующим образом.

Луч света, проходя поляризатор 8, поляризуется в определенном направлении. Поляризованный луч, входя в электрооптический кристалл, распадается на два, обыкновенный и необыкновенный, которые в силу разной скорости распространения в кристалле приобретают определенную разность фаз, в результате их интерференции на выходе образуется один луч, плоскость поляризации которого задается естественной разностью фав в кристалле, Обычно анализатор скрещен с поляризатором 8 (а оси кристалла ориентированы под углом 45о к оси поляризатора) и на выходе свет не проходит (т.е. сигнал погашен).

При подаче напряжения на кристалл в силу электрооптического эффекта меняется разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучом в криста. ле и при достижении ею четверти длины волны проходящего света последний на выходе имеет максимальную амплитуду. При дальнейшем повышении напряжения луч начнет гаснуть и при достижении полуволновой разности хода погаснет совсем (так как на модуляторе в это время величина напряжений равна полуволновому) ° При дальнейшем увеличении (напряжение равно 3/4 волнового) свет снова имеет максимальную амплитуду и при дальнейшем увеличении разность хода достигнет целой волны (волновое напряжение), снова полностью погаснет и т.д.

Таким образом, при нарастании на модуляторе напряжения от 0 до волно- . вого интенсивность света на выходе модулятора два раза достигнет максимума и два раза минимума, т.е. частота света на выходе модулятора равна . частоте питающего напряжения, умноженному на величину его напряжения, выраженного в полуволновчх напряжениях.

Известно, что в связи с явлением дисперсии электрооптического коэффициента в электрооптических кристаллах. он минимален для красных и максимален для фиолетовых лучей. Таким образом, если подавать на модулятор постоянное (например, пилообразное) напряжение (см., фиг. 2а) с величиной, зна20 чительно превышающей полуволновое, то частота модуляции для красного луча будет (см. фиг. 2б) меньше, чем для зеленого (см. фиг. 2в), и зеленого меньше, чем фиолетового (см., фиг.

25 2г) °

Таким образом, если сквозь модулятор, на который подано низкочастотное напряжение, много больше полуволнового, пропускать цветной луч (т.е. луч от изооптического датчика), то его частота будет зависеть от длины волны проходящего луча, т.е. от температуры датчика.

В качестве электрооптического кристалла можно использовать кристалл танталата-ниобата калия, который имеет следующие полуволновые напряжения: для фиолетового света A =400 нм .20 В, для зеленого света =500 нм 47 В, для красного света =670 нм - 71 В.

Формула изобретения

Устройство для измерения темпера4 туры по авт. св. 9 253408, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены поляризационный электрооптический модулятор, подключенный к ис5р точнику пилообразного напряжения, детектор, установленный на выходе модулятора, и частотометр, подключенный к детектору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 253408, кл. G 01 К 11/12, 1967 °

853428

Составитель Ю.Андриянов

Редактор О.филиппова Техред С. Мигунова

Корректор Ю.Макаренко

Подписное

Заказ 5621/14 Тираж 907

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откритий

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

4/5 филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4