Устройство для измерения температурного поля Советский патент 1991 года по МПК G01K11/24 

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для определения сложных температурных профилей стационарных и нестационарных тепловых полей, например, в ядерно-энергетических установках в условиях интенсивного радиационного воздействия, высоких давлений, наличия агрессивных сред и т. п.

Целью изобретения является повышение точности измерений и снижение трудоемкости процессов измерения и обработки результатов.

На чертеже приведена общая структурная схема предложенного устройства.

Устройство содержит два параллельных звуковода 1 и 2, первый из которых выполнен из материала с температурозависимым параметром Грюнайзена, а второй - из материала с температуронезависимым постоянным параметром Грюнайзена, два акустических детектора 3 и 4, акустически соединенных с одним из торцов звуководов 1 и 2 соответственно, измеритель 5 отношения

импульсных напряжений, числит ельный вход которого соединен с выходом акустического детектора 3, а знаменательный вход - с выходом акустического детектора 4, регистратор 6, подключенный к выходу измерителя 5 отношения импульсных напряжений, и импульсный источник 7 излучения.

В качестве материала звуковода 1 с температурозависимым параметром Грюнайзена могут быть использованы металлы и сплавы со структурным фазовым переходом 1-го или 2-го рода, например, редкоземельные металлы (диспрозий, гадолиний, тербий), сплавы с эффектом памяти формы с фазовым переходом типа аустенит-мартенсит (Си- Al-Ni, TiNt). Звуковод 2 с температуронезависимым параметром Грюнайзена может быть выполнен из меди, алюминия, титана и др. металлов.

Звуководы 1 и 2 могут быть выполнены как одномерными в виде прямых стержней, так к искривленными вдоль траектории, совпадающей с профилем контролируемого

ps. -Л

оэ

4k

нературного поля, например,-в форме меандра, плоской или объемной спирали.1

Акустические детекторы 3 и 4-. йЬлжн,ы обладать широкой полосой- пропУска-ния, Слабой зависимостью чувствителадрс.™. Q температуры и могут быть изгад ены из широкополосной пьезокерамикй с высокоТемпературной точкой Кюри, например, типа ЦТС-22-, ПКР-26 и др.

В качестве импульсного источника 7 излучения могут быть использованы различные источники ионизирующего излучения {пучки ускоренных электронов, протонов, ионов и др. элементарных частиц) и лазеры, В последнем случае по крайней мере один из звуководов должен быть прозрачным для лазерного излучения и может быть выполнен, например, из кварцевого стекла. Во всех случаях энергетические параметры источника 7 излучения должны быть выбраны так, чтобы было возмож но пренебречь поглощением излучения по толщине последовательно расположенных на пути излучения звуководов. Так, при использовании ионизирующих частиц их длина свободного пробега в материале звуковода должна превышать суммарную толщину обоих звуководов.

Устройство работает следующим образом.

Для определения распределения температуры в среде звуководы 1 и 2 располагают параллельно друг другу с зазором вдоль линии определения температурного поля. После этого включают импульсный источник 7 излучения и обеспечивают локальный нагрев звуководов 1 и 2. При этом в теле звуководов 1 и 2 возникают термоакустические волны напряжений, которые распространяются без искажений вдоль оси звуководов и попадают в акустические детекторы 3 и 4. На выходе акустических детекторов 3 и 4 формируется электрический сигнал в виде импульсов напряжений, каждый из которых поступает на соответствующий вход

измерителя 5 отношения импульсных напряжений. Выходной сигнал измерителя 5

отношения импульсных напряжений пропорционален отношению амплитуд термоакустических сигналов, несет информацию о величине температуры в каждой точке локального нагрева и не зависит от стабильности параметров импульсного источника 7 излучения.

15

Формула изобретения

0

Устройство для измерения температурного поля, содержащее первый звуковод, выполненный из материала с температуро- зависимым параметром Грюнайзена, первый акустический детектор, соединенный с первым звуководом, импульсный источник излучения и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и снижения трудоемкости процессов измерения и обработки результатов, в него вве5 дены второй звуковод, выполненный из материала с температуронезависимым параметром Грюнайзена, расположенный параллельно первому звуководу с зазором относительно него и имеющий геометрические размеры, идентичные геометрическим разме0 рам первого звуковода, второй акустический детектор, соединенный с вторым звуководом, и измеритель отношения импульсных напряжений, числительный вход которого соединен с выходом первого акустического детектора, знаменательный вход - с выходом

5 второго акустического детектора, а его выход - с входом регистратора.

Изобретение относится к термометрии, может быть использовано для измерения как стационарных, так и нестационарных температурных полей сложного пространственного профиля и позволяет повысить точность измерений и снизить трудоемкость процессов измерения за счет исключения влияния нестабильности параметров импульсного источника излучения. Устройство содержит звуководы 1 и 2 из материалов с зависящим и независящим от температуры параметром Грюнайзена соответственно, акустические детекторы 3 и 4, измеритель 5 отношения импульсных напряжений, регист1 ратор 6 и импульсный источник излучения. 1 ил.