Устройство для измерения температуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пи 911181

Союз Советски к

Социалистически« рес ублии (6t ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 18.07.80 (21) 2957093/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликовано, 07.03.82 Бюллетень ¹

Дата опубликования описания 09.03.82 (5l )NL. Кл.

5 01 К 11112

Фввулврстее««ый квм«тет

СССР вв делам «заврете«««

«вткрмт«й (53) УДK 536. .53 (088. 8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры по из- менению цвета термочувствительных элементов, и может быть использовано в электронной промышленности для нераэрушающего контроля теплового режима электронных схем.

Известны устройства для измерения температуры, содержащие термохромный индикатор, оптиковолоконные передающие и приемные каналы, фотоприемник и источник светового излучения. Принцип действия таких устройств состоит в изменении спектра отражения термохромного индикатора в зависимости от температуры ll)

Недостатком этих устройств является низкая точность измерения температуры, обусловленная нестабильностью фотоприемника.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для . измерения температуры, включающее термохромный индикатор, оптически связанный с источником светового излучения и с регистратором, содержащим светофильтр с переменной длиной волн пропус-. кания, блок настройки светофильтра, ф топриемник и блок записи информации

j2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения тем10, . пературы, обусловленная малым разрешением в области максимумов спектра отражения жидкокристаллического вещества при изменении температуры.

Целью изобретения является повыше15 нне точности измерения температуры.

Эта цель достигается тем, что в уст-ройство введены дополнительный регистратор, выполненный аналогично основно20 му и оптически связанный с термохромным индикатором, блок сравнения и вычислительный блок, вход которого через блок сравнения соединен с выходами фотоприемников, его управляющие входы и

3 911 выходы соединены соответственно с входами и выходами блока настройки светофильтров, пороговые и управляющие выходы соединены с управляющими входами блока управления, а информационный выход вычислительного блока подключен к

: блоку записи информации.

На фиг. 1 приведена схема выполне ния устройства для измерения температурьц ца фиг. "2 -.функциональная схема вычислительного блока; на фиг. 3 - спектральная характеристика светового потока, отраженного от термохромного индикатора, в зависимости от температуры.

Схема устройства для измерения температуры содержит термохромный индикатор 1 температуры, выполненный на основе жидкокристаллического вещества, и находящиеся в тепловом контакте с обьектом 2 измерения температуры, источник 3 светового излучения, перадающий оптический канал 4 и приемный оптический канал 5, выполненные в виде жгута оптическиХ волокон, светофильтры

6 и 7 с переменной длиной волн пропус.кания, блоки 8 и 9 настройки светофильтров, фотоприемники 10 и 11, выходы которых подключены к входам блока 12 сравнения, представляюшего собой комцаратор, выполненный на базе дифференциального усилителя постоянного тока, коммутации сигналов на входах которого при смене режимов сравнения осушествляется с помошью аналоговых ипочей. Пороговый и управляюший входы и выходы узла

12 сравнения подключены к управляющему вычислительному блоку 13, информационный выход которого подключен к блоку 14 записи информации (фиг. 1).

Схема вычислительного блока 13 содержит связанные между собой процессор

15 и блок 16 памяти, подключенные посредством ннтевфойса 17 к устройствам

18-23 ввода-вывера информации; Уст« ройство 18 ввода предназначено дпя ввода программ и выполнено в виде перфс считываюшего устройства. Устройство 19 вывода предназначено для вывода информации и подключено к блоку 14 записи информации. Устройство 20 ввода-вывода предназначено для связи с блоком 12 сравнения. К нему пошипочен выход блока 12 сравнения, управляющий вход и через цифроаналоговый преобразователь

21 - пороговый вход (фиг. 2).

В основу работы устройства положена экстремальная зависимость интенсивности потока света 3, отраженного термохром181 ным индикатором, от длины волны рассеянного света Х, однозначно связанная с температурой термохромного индикатора и определяемая формулой э=Я Х, Л т>- „q, где Х - длина волны составляющей

1Ъ спектра с максимальной интенсивностью;

1О Т вЂ” температура термохромного индикатора.

Для большинства термохромных индикаторов спектральная характеристика симметрична относительно ординаты максимума интенсивности, как показано на фиг. 3, где a — - участки кривой с малой крутизной; 5 — участки с большой крутизной, Устройство работает следуюшим обрауй

Термохромный индикатор 1 вводят в тепловой контакт с поверхностью объекта

2, температура которой подлежит измерению. Включают осветитель 3, и световой поток по передающему оптическому каналу 4 подается к термохромному индикатору 1. Отраженный от него световой поток по приемному оптическому каналу 5 подается через два независимых светофильтра 6 и 7 с переменной длиной волн пропускания на два фотоприемника 10 и 11, выходные напряжения которых пропорциональны .интенсивности принятых световых потоков. Эти напря.жения поступают на блок 12 сравнения, 3$ где сравниваются как между собой, так и с пороговым сигналом, поступающим от управляюшего вычислительного блока

13 через устройство 20 ввода-вывода и цифроаналоговый преобразователь 21.

49

С другого выхода устройства 20 на блок 12 сравнения поступает сигнал, управляюший выбором сравниваемых напряжений. Результаты сравнения поступают

4$ в управляющий вычислительный блок 13, который вырабатывает сигнал перестройки, поступающий на блоки 8 и 9 настройки светофильтров 6 и 7. Исходные состояния этих светофильтров — два разных конца рабочего диапазона; красный и синий. Перестройка светофильтров направлена навстречу друг другу, к середине диапазона.

Процесс перестройки светофильтров заключается в том, что по сигналам управляющего блока 13. блоки 8 и 9 настройки светофильтров перестраивают длину волны пропускания светофильтров

6 и 7. Окончание перестройки свето5 911> фильтров проходит индивидуально при равенстве напряжений на выходе каждого фотоприемника и порогового напряжения вычислительного блока 13 в блоке

12 сравнейия. Первое пороговое напря- з жение 0< (фиг. 3) вырабатывается таким образом, чтобы сравнение выходных сигналов фотоприемников начиналось тогда, когда эти сигналы достигнут величины, соответствующей скатам спектраль- 10 ной характеристики.

Управляющий вычиспительный блок 13 по величине ). X<, <,c помощью

,и заданной программы, основанной на конкретной зависимости интенсивности пото- 15 ка света .) oT длины волны Л рассеянного света термохромным индикатором, определяет первую оценку 1щ„ абсциссы максимума Х„ и второе пороговое напряжение 0, а значит и направления очередной перестройки фильтров. Затем про-цедура перестройки Йовторяется и завершается получением значений Х и

По ним вычисляется вторая оценка, 7 г, погрешность оценки бЧ)„,, и, если послед2$ няя превосходит некоторую заранее заданную величину, вычисляется следующее пороговое напряжение. В этом случае перестройка фильтров и последующий цикл вычислений повторяется до тех пор, пока . погрешность оценки не опустится ниже заданного уровня. После этого вычисленное значение Х передается в блок 14 регистрации.

Таким образом, предлагаемое устрой- з ство обеспечивает большую точность измерения температуры, так как в нем ис81 6

;ключ ены ошибки измерения, обусловленные спектральной характеристикой термохромного индикатора.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, включающее термохромный индикатор, оптически связанный с источником свето,вого излучения и с регистратором, содер жащим светофильтр с переменной длиной волн пропускания, блок настройки светофильтра, фотоприемник и блок записи информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в устройство введены дополнительный регистратор, выполненный аналогично основному и оптически связанный с термохромным индикатором, блок сравнения и вычислительный блок, вход которого через блок сравнения соединен с выходами фотоприемников, его управляющие входы и выходы соединены соответственно с входами и вьиюдами блока настройки светофильтров, пороговый и управляющий выходы соединены с управляющими входами блока сравнения, а информационный выход вычислительного бпока подключен к блоку записи информации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4016761, кл. G 01 К 11/12, 1977.

2. Патент ГДР ¹ 100549, кл. G 001 1 К K 1111//1122, 1976 (прототип).

Р0

Составитель М. Вабишевич

Редактор Н. Егорова Техред М. Надь Корректор A. Ференц

Заказ 1101/23 Тираж,883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Филиап ППП Патент", r. Ужгород, уд. Проектная, 4