Устройство для измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K11/12 G01N21/25 

Изобретение относится к термоме рии и может быть использовано при дистанционном измерении теглператур твердых, жидких и газообразных сред Известно устройство для измерения температуры, содержащее источник монохроматического излучения, два скрещенных линейных поляризатора, между которыми размещен термочуветвительный двулучепреломляющий кристалл, узкополосный светофильтр и фотоприемник ClJl. Такое устройство обеспечивает высокую точность измерения температуры, однако необходимость использо вания монохроматического источника излучения (лазера) существенно усложняет его конструкцию. Наиболее близким, по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света и термочувствительный элемент, помещенный между двумя скрещеннЕ-оми поляризаторами, в.котором в качестве термочувствительного элемента используется фазовая пластинка, изготовленная . из двухпреломляющего кристалла t2J Под действием теглпературы изменяются геометрические размеры фазовой пластинки,, в частности толщина d в направлении распространения све .та, а, следовательно, и оптическая разность хода дп . d, где лп пе-пр разность показателей преломления дл необыкновенного и обыкновенного луч .в кристалле.. Чтобь создать Условия для интерференции белого .света в узком спектральном диапазоне, необходимо, использовать очень тонкие ( 0,1 мг.) фазовые пластинки, Однако малая; толщина фазовых пластинок является существенньм их недостатком (маяая механическая прочность, низкая чувствительность к изменению температуры). С тем, чтобы повысить механическую прочность, фазовые пластинки помещают между толстыми стеклянными пластинками, что усложняет конструкцию и технологию изготовления термочувствительного элемента и делает уст ройство менее надежны в эксплуатации. . Целью изобретения является повышение точности измерения температуры и надежности устройства. Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры, .содержащем источник белого света, систему линз, двулучепрелом ляющий термочувствительный элемент помещенный между двумя поляризаторами, расположенные последовательно, двулучепрелоглпяющий термочувствительный элемент выполнен из крист ла танталата лития LiTaOj X илиY среза. Для расширения диапазона измеряемых температур в устройство введены полупрозрачная светоделительная пластина узкополосный светофильтр и фотоприемник, размещенные последовательно за вторым по ходу луча поляризатором. Оптическаясистема, состоящая из источника белога света, двух поляризаторов и кристалла танталата лития, помещенного между ними, пропускает в зависимости от температуры кристалла свет опред1елен«ой окраски, которая изменяется с изменением температуры в пределах всего видимого диапазона ; от.красного ДО фиолетовЬг.о. Это явление, как правило, наблюдается в крис;галлах с. очень малой вез1ичиной двулучепреломления и сильной дисперсионной зависимостьюпосяеднегр (двулучепреломпение- сильно зависит от ДЛИНЫ: волны проходящего через кристалл света). Оптич еская разность хода, в ЪгУ&О- (для пластинок тодщйИой 2-5 . : d (1-2,5) X 10 нм (двулучепрел 1ление, танталата лития равно Лп ПЕ HO 5 5x10 ). При такой разности хода в кристалле р -нормальной -интерференцией, в которой отсутствует дисперсия двулучепреломления (например, в кварце - .основном материале для фазовых пластинок) даже если у него будет такое же маленькое двулучепреломление, никакой обычной интерференционной окраски вовсе не будет (будет иметь место так называемый белый цвет высшего порядка). а для того, чтобы была Ьбычн.ая интерференция (цвета 3-4 порядков),необходимо было бы толщину такого кристалла уменьшить до 0,2-.0,3 мм. АНОМсшьйая интерференция- в танталате лития, вследствие разной оптической разности хода (из-за дисперсии двулучепреломления)в различных участках спектра,, приводит к совершенно иной картине интенсивиостейвходящих в состав,белого света компонент с различными длинами волн. Окраска выходящего из оптической системы света может изменяться при изменении температуры кристалла танталата лития от сотых долей до единиц градусов в зависимости от выбранной толщины кристалла. Таким образом, изменяя толщину кристалла в широком интервале, глы варьировать чувствительность термоэлемента в пределах 1-2 порядков, а при толщине несколько миллиметров чувствительность танталата лития как минимум на порядок Biiue, чем у известных фазовых пластинок.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 белого света, форглирующую систему 2 линз, двулучепреломлянадий термочувствительный элемент 3, выполнен-. ный в виде пластинки кристалла танталата лития X или Y среза, раэме.щенной мшзду двумя пол:яризатораг.1и .4 и 5 и устанавливаемую на контролируемом объекте 6, полупрозрачную . светоделительную пластину 7, узкополосный светофильтр 8 и фотоприемник 9.

Устройство работает следующим .образом.

Световой пучок после поляриза1 тора 5 при изменении температуры окрашивается.в раэ«да цвета.

Измерение тектэратуры в пределах температурного диапазона, соответствукадего изменению окраски све-тового пучка, .напршдер, от красного до фиолетового, производится визуально по предварительно- снятой градуировбчной шкале. Если же интервал изменения температур. соответствует нескольким диапазона:м окраски, то подсчет этих диапазонов производится регистрирующим устройством, состоящим из фотоприемника 9, на который через фильтр 8 попадает световой пучрк только одного цвета, например зеленого. Тогда попадание сгвета такой длины волны фиксируется самописцем 10. Разделение выходящего из оптической систе1вл света на каналы 5 визуальной и приборной (узкополосный св етофильтр 8, фотоприемник 9 и самописецЮ) регистрации осуществляется полупрозрачной светоцелительной пластиной 7, установленной за поляризатором 5. При толщине кристалла порядка 2 мм рабочий интервал измерения температуры составляет (228-355) к.

1.УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее разметденные последовательно источник белого света. / i систему линз и двулучепреломлякндий термочувствительный элемент, распо, ложенный между двумя поляризаторс1ми, отличающееся тем, что, с целью повьипения точности измерения и надежности устройства, двулучепреломлякмдай термочувствительный элемент выполнен из кристалла танталата лития LiTaOj X или Y.среза. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью )расширения Диапазона контролируемых температур, в него введены полупрозрачная светоделительная пластина, узкополосный светофильтр и фотоприем,ник,разманенные последовательно за | вторым по ходу луча поляризатором. СП с ел СЛ СО с: