Датчик температуры

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респубиик (1)987419 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13. 07. 81(2 ) 3316412/18-10 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет

Опубликовано 0201.83. Бюллетень Ж 1

Дата опубликования описания 0701.83

Р М К„з

0 01 К 11/12

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (33) УДК536. 53 (088.8) Ю.Р .Войцехов и И.М.Чернякова (72) Авторы изобретения

\ (71 ) Заявитель (54) ДАТЧИК ТЕИПЕРАТУР61

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения температуры объектов, находящихся в труднодоступных местах, в частности, для измерения температуры узлов радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры на основе изооптической смеси компонентов 11).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик температуры, выполненный в виде прозрачной кюветы с зеркальным покрытием на одной из стенок, заполненной изоопти-ческой смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэФйициентами показателя преломления P2).

Однако такой датчик не обеспечивает хорошей разрешающей способности из--за большого перепада температур IIo его высоте и значительной инерционности, обусловленных в свою очередь тем, что твердый компонент изооптической смеси при плотной упаковке практически исключает конвективные токи жидкого компонента поперек платы.

Целью изобретения является повьааение разрешающей способности датчика. поставленная цель достигается тем, что иэооптическая смесь содержит эмульсию одного жидкого компонента, в другом, а зеркальное покрытие образовано на пьезоэлектрической пленке с двусторонними металлическими электродами.

На чертеже приведена конструкция датчика.

Датчик температуры выполнен в виде кюветы 1 с корпусом из диэлектрического материала и прозрачной крышкой 2, заполненной изооптической смесью на основе двух нерастворимых друг в друге жидкостей в виде эмульсии одного компонента в другом (на чертеже жидкий компонент 3 находится в виде эмульсии в жидком компоненте 4), K корпусу кюветы 1 подклеена пьезоэлектрическая пленка 5 с металлическими электродами 6 и 7, подключаемыми через контакты 8 и 9 к генератору высокой частоты (не показан).

Электрод 7 имеет зеркальную поверхность

Устройство работает следуя им образом.

98741 9

Датчик устанавливается на объекте. .измерения и освещается пучком белого1 света. Включается генератор высокой частоты, подключенный к электродам пьезопреобразователя, образованного металлическими электродами б и 7 и 5 пьезоэлектрической .пленкой 5. .Частота генератора выбирается та кой, что в пьезоэлектрической пленке возникает механический резонанс и звуковая волна сквозь дно кюветы 1 10 проходит в жидкость устройства внутрь.

Под действием акустической волны начинается образование эмульсии одной жидкости в другой (жидкости нерастворимы одна в другой) .Величина капель одного компонента в другом зависит от времени воздействия акустической волны.: При малых дозах облучения образуются крупные капли эмульсии (например, капли диаметром в 1 мм образуются примерно за 1 мин, а капли диаметром 20 мм — в .течение 15 мин).

После этого напряжение генератора снимается. Так как в кювете 1 теперь находится оптически неодноРодная смесь компонентов, показатели преломления которых близки, а дисперсии пересекаются, то при освещении белым светом система отражает только лучтой длины волны, для которой показатели преломления совпадают, а все . ЗО другие лучи с другими длинами волн рассеиваются.

Компоненты изооптической смеси выбираются таким образом, что они имеют различные температурные коэффици- . енты показателя преломления и при изменении температуры условия равенства показателей преломления выполняются . то для одной, то для другой длины 40 волны белого света и цвет отраженного луча меняется. Таким образом, после выключения генератора на заданное . время устройство представляет собой иэооптический датчик с определенным 45 диаметром сферических капель в эмульсии.

Неоднородно оптическая смесь имеет структуру, состоящую из идеальных шаровых включений одного компонента в другом, что обеспечивает рассеяние фона (составляющих белого света, рассеиваемых датчиком) на максимальные уГлы, что исключает перекрытие полое пропускания датчика, близких по температуре, и увеличивает их цветовой контраст.

Отсутствие твердого компонента обеспечиварт интенсивную тепловую конвекцию изооптической смеси, что 60 резко уменьшает тепловой перепад поперек датчика и обеспечивает макси.мальное пропускание для проходящего цветного луча по отношению к фону, т.е. увеличивает контраст изображения и резко уменьшает инерционность датчика.

Так как теплопроводность вдоль платы невелика (теплопроводность жидкостей в 2-3 раза ниже, чем теплопроводнрсть смеси жидкость— твердое тело), то нивелирование теплового рельефа в смеси жидкость— жидкость значительно меньше, чем смеси жидкость - стекло, и, следовательно, разрешающая способность в 23 раза выше.

Возможность управления величиной капель эмульсии обеспечивает факти чески управление разрешающей способности датчика. При большой величине капель 0,2-0,3 мм им обеспечивается максимальная узкополосность устройства (цветной контраст), однако разрешение (способность регистрировать мелкие детали температурного поля) невелика, так как сама структура изображения строится крупными элементами (каплями эмульсии) и детали менее чем эти элементы (капли) не различаются. В то же время при очень мелких каплях несколько падает хроматический цветовой контраст, но резко растет геометрический контраст (способность передавать мелкие детали теплового поля), т.е. предлагае мый датчик позволяет оценить с большей точностью температурный профиль .теплового поля (при крупной эмульсии) и рассмотреть тонкую структуру этого теплового изображения (при мелких каплях в эмульсии).

Пример выполнения датчика для визуализации температурного поля радиоплаты в диапазоне 24-40ОC. Кювета выполнена из стекла с зазором между . дном и входным прозрачным окном 2 мм.

Изооптическая система состоит из этиленгликоля и бромистого пропила (при акустическом .воздействии в жидкости образуются капли этиленгликоля в бромистом пропиле). Пьезоэлектрическая пленка выполнена из поляризованного поливинилфторида толщиной 100 мм.

Электроды-алюминий толщиной 10 мк (изготовлены методом напыления в вакууме), Электроды подключены к генератору высокой частоты на диапазон

0,1-1 МГц с амплитудой выходного сиг-нала до 120 В. .Изооптическая смесь может содержать один либо несколько нетермочувствительных компонентов с целью сужения полосы пропускания радиоэлектронной платы..

Типичным примером тройной изооптики может служить система нитрометанбензол-гептан на диапазон температур

40-70 С, в которой "термочувствительным" компонентом .является бензол, .а нетермочувствительнкм — гептан и нитрометан.

987419

Формула изобретения

Х

Составитель В.Голубев

Редактор Т.Кугрышева Техред А.Бабинец

КОрректор A.áåðåíö.Заказ 10281/27 . Тиран 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППп. "Патент", r.ужгород, ул.проектная, 4

Датчик температуры, выполненный в виде прозрачной кюветы с зеркальным покрытием на одной из стенок, заполненной изооптической смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателя преломления, отличающийся тем, что, с целью повышения его разрешанхчей способности, изооптическая смесь содержит эмульсию одного жидкого компонента в другом, а зеркальное покрытие образовано на пьезоэлектрической ,пленке с двусторонними металлическими эле кт родами .

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 253408, кл. G 01 К 11/12, 1967..

2. Авторское свидетельство СССР

9 479009, кл. С 01 К 11/12, 1973 (прототип).