Датчик температуры Советский патент 1985 года по МПК G01K11/32 

.111 Изобретение относится к теплотёх ническим измерениям и может быть использовано для сигнализации о достижении заданного порогового значения температуры контролируемой среды, преиьотцественно в автоматических сис темах аварийной или пожарной сигнализацииЦелью изобретения является повьше ние точности измерения при одновременном уменьшении инерционности датчика. . На чертеже приведена оптическая схема предлагаемого Датчика температуры. температуры содержит опти ческий излучатель 1, фотоприемник 2 и волоконный световод, включающий излучающую световодную секцию 3, при световодную секцию 4. Вьпсодной торец 5 излучающей световрдной секци 3 и входной торец 6 приемной световодной секции 4 размещаются непосред ственно в измеряемой среде 7 на небольшом расстоянии один от другого, при этом выходной торец 5 скошен под углом f , величина которого определя ется из соотношения . Ч arcsin где п, - показатель преломления среды, п - показатель пр еломпения. материала сердцевины волоконного световода. - Угол скоса Р между оптическрй :осью световода 3 и нормалью к поверх ности выходного торца 5 является кри тическим углом полного внутреннего отражения для данной внешней среды при задайной пороговой температуре.Для измерения температуры сред, показатель преломпения которых меняется с изменением температуры не3начительно, на внешнкяо поверхность ско шенного выходного торца 5 излучакщей световодной секции 3 может быть нанесено покрытие 8 с показателем преломления, сильно меняняцимся в зависимости от температурыл В качестве материалов покрытия .мо гут быть использованы различные мате риалы, например термоиндикаторные краски для широкого диапазона температур, различные марки силиконовой , резины для температурного диапазона от -60 до , пленка хлористого 4 натрия для температурного диапазона 700-800С и др. Датчик температуры работает следующим образом. Оптическое излучение от излуча-. теля 1 поступает в излучающую световодную секцию 3 и достигает скошенного выходного торца 5, окруженного внешней средой 7, например керосином, или покрытием 8, показатель, преломления которых сильно зависит от температуры. Если температура внешней среды 7 или покрытия 8 Bbmie заданного порогового значения, все лучи, достигающие выходного торца 5, падают на границу раздела торец - внешняя среда под углом, превьш1ающим критический угол полного внутреннего отражения, поэтому все лучи испытывают полное внутреннее отражение и ни один луч не выходит через выходной торец 5 в при-емную световодную секцию 4 и, следовательно, излучение не попадает на фотоприемник 2, выходной электрический сигнал которого отсутствует.. Если температура внешней среды изменяется, например уменьшается, то изменяется показатель преломпения внешней среды 7 или покрытия 8. Уменьшение температуры приводит к увеличению показателя преломления внешней рреды. Такое увеличение показателя прелоготения изменяет величину угла полного внутреннего отра- . жения. При- достижении температуры внешней среды 7 заданного порогово- . го значения лучи падают на границу раздела торец - внешняя среда под критическим углом полного внутреннего отражения, при этом йреломленные лучи скользят вдоль поверхности раздела, т.е. выходят через торец 5 во внешнюю среду 7 и попадают через измерительную световодную секцию 4 на фотоприемник 2, вырабатьшающий выходной электрический сигнал. При изменении интенсивности потока излучателя 1 или при изменении чувствительности фотоприемника 2 в результате нестабильности их оптических характеристик не изменяются условия полного внутреннего отражения на границе раздела торец 5 внешняя среда, поэтому пороговое значение температуры внешней среды, при котором возникает выходной сигнал фотоприемника 2, остается неизменным.

1. ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий- оптический излучатель, фотоприемник и волоконный световод, снабженный оптически согласованныт ми излучающей и приемной секциями, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения при одновременном уменьшении тепловой инерционности датчика, выходной торец излучакщей секции волоконного световода и входной торец его приемной секции размещены с захором непосредственно в измеряемой среде, при .этом выходной торец излучанщей секции волоконного световода выполнен скошенным под углом гг,I IP arcsin - , rt.4. где ГЦ - показатель преломления.срёД, iT-i - показатель .преломления материала сердцевины волоконного световода. 2. Датчик ПОП.1, отличающийся тем, что на внешнюю поверхность скошенного выходного торца излзл1а101цей секции волоконного свето|С вода нанесено чэптически прозрачное покрытие, выполненное из материала, S показатель преломления которого зависит от температуры.