Датчик температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K11/12 

О CD

2 1 /X

сх

1. ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий оптически неоднородную смесь твердых веществ с раэличньичи температурными коэффициентами показателей преломления, размещенную между двумя прозрачными пластинами, на внутреннюю поверхность одной из которых нанесено зеркальное покрытие, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения температурных полей путем улучшения разрешающей способности датчика, в нем со стороны зеркального покрытия выполнены дне взаимно перпендикулярные систеки параллельных несквозных прорезей с интервалом Д , величина которого определяется по форMV-HG .)), гДе е - ширина, прорезей; изменяемая В интервале от 0,25 Л . ДО 2А,О - глубина прорезей; ti - толщина датчика; cL - коэффициент теплообмена датчика с окружающей средой ; Л - коэффициент теплопроводности оптически неоднородной смеси. 2. Датчик по п. 1, отлива щ и и с я тем, что центры прямоугольных участков датчика, образованных прорезями, смещены на полшага относительно шахматного порядка.

Фи1. f Изобретениэ относится к термоме рии и предназн ачено для исследован Температурных полей в радиоэлектро ной аппаратуре и устройствах иного назначения в различных областях науки и техники. Известен датчик температуры, вы полненный в виде кюветы, заполненн оптически неоднородной смесью жидкого и твердого компонентов, имеющих различные температурные коэффи циенты показателей преломления ll Однако наличие кюветы в данном датчике является причиной его относительно большой тепловой инерции, что приводит к снижению точно измерения нестационарных температу Наиболее близким к изобретению по технической сущности является д чик температуры, содержащий оптиче ки неоднородную смесь твердых :ветеств с различными температурными коэффициентами показателей преломл ния , размещенную между двумя прозр ными пластинами, на внутреннюю поверхность одной из которых нанесено зеркальное покрытие. Известный датчик отличается спе тральной избирательностью для проходящего сквозь него света, пропуская свет узкого спектрального соста ва и рассеивая иной спектральный состав в пределах широкого телесного угла. Благодаря различию температурных коэффициентов показателе преломления компонентов смеси полоса пропускания датчика смещается по спектру в зависимости от температур что визуально проявляется как изменение его окраски при освещении белым светом. Известный датчик работает в режи ме отражения, т.е. световой.пучок проходит через датчик дважды, изменяя направление при отражении на зеркальном покрытии. Это позволяет использовать его при исследовгшии температурных полей непрозрачных объектов 2.Недостатком известного датчика является его низкая разрешающая способность передачи температурного рельефа и соответственно невысокая точность измерения температурных полей. Необходимость обеспечения постоянства коэффициента отражения света во всей видимой области спект ра при приемлемой его величине (не менее 0,85) вынуждает зеркальное по крытие выполнять из металлов, например алюминия. Высокая теплопроводность металлов приводит к резкому увеличению эффективной теплопроводности датчика и ухудшению его разрешающей способности. Целью изобретения является повышение точности измерения температурных полей.. Поставленная цель достигается тем, что в датчике температуры, содержащем оптически -неоднородную смесь твердых веществ с различными температурными коэффициентами показателей преломления, размещенную между двумя прозрачными пластинами, на внутреннюю поверхность одной из которых нанесено зеркальное покрытие, со стороны зеркального покрытия выполнены две взаимно перпендикулярные системы параллельных несквозных прорезей с интервалом U , величина которого определяется по формуле Vls4ri-))), A(W) 6 - ширина прорезей, изменяемая в интервале от 0,25 до 2 ii ; глубина прорезей; t) - толщина датчика; с{, - коэффициент теплообмена датчика с окружающей средой л - коэффициент теплопроводности оптически неоднородной смеси. Центрь: прямоугольных участков датчика, образованных прорезями, смещены на полшага относительно шахматного порядка. Благодаря прорезям практически исключен теплообмен между разрезанными участками датчика. Расплывание температурного рельефа в этом случае наблюдается лишь в неразрезанной части датчика толщиной (li-cf JПри этом, ввиду отсутствия зеркального покрытия на этом участке датчика, соответствующий ему коэффициент теплопроводности определяется теплопроводностью самой оптически неоднородной смеси. На фиг. 1 приведено сечение датчика в вертикальной плоскости, на фиг. 2 - вид датчика со стороны пластины с нанесеннЕз1м на ее внутреннюю поверхность зеркальным покрытием. Датчик температуры содержит оптически неоднородную смесь твердых веществ, компоненты которой, например полимер 1 и измельченное стекло 2, имеют близкие показатели преломления и различные температурные коэффициенты показателей преломления, размещенную между двумя прозрачными пластинами 3 и 4 из диэлектрика. На пластине .4, контактирующей с поверхностью объекта измерения, с внутренней стороны нанесено зеркальное отражающее покрытие 5. Со стороны пластины 4 с зеркальным покрытием 5 в датчике выполнены две взаимно перпендикулярные системы параллельных несквозных прорезей 6. Прорези углублены настолько, чтобы неразрезанная верхняя часть датчика позволяла лишь сохранить его ме механическую прочность. Интервал Д между прорезями выбирается из условия обеспечения максимальной геометрической разрешающей способности датчика по приведенной выше формуле. Ширина прорезей В может изменяться в пределах от 0,25 Л. до 2Д , но, как показывают расчеты, существует оптимальное значение 6 Д/3, при котором достигается максимальная разрешающая способность датчика.

Четкость передачи TehmepaTypHoro рельефа можно несколько улучшить, если прорези выполнить так, что центры образованных ими прямоугольных участков 7 пластины 4 будут сЬ4ещены относительно шахматного порядка на полшага.

Предложенный датчик имеет более высокую разрешающую способность по сравнению с известным и тем самым обеспечивает повышение точности измерения температурных полей.