Устройство для измерения температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K11/12 

Изобретение касаегся термометрии, и можег быть использовано для непрерыв ного исследования температурных полей различных объектов. Известны устройства для измерения температуры, содержащие источник света и чувствительный элемент, показатель преломления которого зависит от температуры д. . Однако эти устройства имеют низкую точность измерения при использовании их для регистрации тепловых полей. Наиболее близким по технической сущ ности к предложенному является устройст во, содержащее источник белого света, конденсатор и чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы, заполненной оптически неоднородной смесью компонен тов с близкими показателями преломлени и различными температурными коэф()1ициен тами показателей преломления 2 , Недостатком этото устройства является низкая точность измерения гемпературных полей, обусловленная плохой контрастностью цветовой к,. Цель изобретения - повышение точности измерения. Это достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света, конденсор и чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы, заполненной оптически неоднородной смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэ4ф циентами показателей преломления, введены светоделитель, размещенный между источником белого све.та и конденсором, диафрагма и матовый экран, размещенные по одну сторону от светоделителя вдоль оси отраженного пучка света, идущего от чувствительного элемента, и дополнительный конденсор, два барабана с набором нейтральных- и полосовых светофильтров и зеркальный экран, размещенные по другую сторону от светоделителя, причем верхняя стенка кюветы наклонена к основанию.

37

На чертеже изображена схема предложенного усгройсгва.

Устройство содержит источник 1 белого света, например лампочку накаливания, диафрагму 2, ограничивающую световой поток, и конденсорную линзу 3, обеспечивающую параллельный пучок 4 белого света, направленный перпендикулярно к чувствительному элементу

Межпу источником 1 света и линзой 3 установлен светоделитель 5. Он может быть выполнен в виде светоделительного кубика, полученного на основе двух прямоугольных призм, сложенных наклоннь ми гранями, на которые нанесено полупрозрачное зеркало 6, частично пропускающее и отражающее падающий на него свет. Чувствительньтй элемент установлен на объекте 7, температурное поле которого исследуется. Объект 7 непрозрачен для белого света, поэтому чувствительный элемент может работать только в отраженном свете. Чувствительный элемент выполнен на основе кюветы 8 с прозрачной верхней с тешкой, например выполненнойиз стекла. На нижнюю стенку кюветы 8 нанесено зеркально отражающее покрытие 9. Кювета 8 заполнена оптически неоднородной смесью двух компонентов 10 и 11, например жидкость и порошок оптиче ского стекла, либо полимер и порощок стекла (кристалла). Компоненты смеси выбраны из условия близости их показателей преломления в рабочем температурном диапазоне элемента и различия температурных коэффициентов показателей преломления. Это обеспечивает оптически :неоднородной системе спектральную избирательность и способность смещать полосу пропускания в соответствии с изменением температуры. Прозрачная верхняя стенка кюветы 8 выполнена наклонной по отношению к противоположной стенке с зеркально отражающим покрытием 9. Это позволяет отделить свет, прошедший сквозь измерительный элемент (лучи 12) спектральный состав которого несет информацию о температуре объекта, от белого света, отраженного от наружной поверхности чувствительного элемента. Последний создает дополнительную засветку и затрудняет анализ спектрального состава лучей 12. В фокусе линзы 3 для луча света 12, беспрепятственно прошедшего сквозЁ чувствительный элемент, отраженного от зеркального покрытия 9 и полупрозрачного зеркала 6 светоделителя 5, установлена диафрагма 13. Входной зра24

чок .диафрагмы 13 по форме и размерам совпадает с изображением тела накаливания источника 1 белого света. При этом достигается максимальная контрастность

визуально наблюдаемой цветовой картины температурного поля. За диафрагмой 13 расположен матовый экран 14. По той же. оси, но с противоположной стороны от светоделителя 5 расположена конденсорная линза 13 так, что для пуяка белого света, отраженного от полупрозрачного зеркйла 6 в направлении, перпендикулярном основному световому потоку, источник 1 находится в фокусе линзы 13. За

линзой 13 расположен набор нейтральных светофильтров 14 с разным коэффициентом пропускания. За ним расположен набор полосовых светофильтров 15 для видимой области спектра. Светофильтры 14

и 15 установлены в барабанах 16. Поворачивая барабан 16 относительно оси, получают любое нужное сочетание нейтрального и полосового светофильтров. За набором полосовых светофильтров 15 расположен экран 17 с зеркально отражающим покрытием. Предположим, что необходимо определить изотермы, соответствующие свету с длиной волны Д и Xg. расположенными. рядом по спектральной шкале,

например красную изотерму и оранжевую. Это можно сделать, установив на пути светового пучка 12 поочередно узкополосные светофильтры с длинами волнД иЛлДля получения высокой контрастности в

изображении изотерм нужно использовать фильтры с очень узкой полосой пропускания, что затруднительно в длинноволновой области спектра, а так же, приводи т к рез.кому снижению яркости наблюдаемой изотермы. Поставленная задача может быть решена следующим образом. Вводим в световой поток, дающий изображения цветовой картины на экране 14, дополнительный свет определенного спектрального состава, который в сочетании Д и Д 2 дает резко контрастные цвета. К примеру, голубой с красным дают темный буро-коричневый цвет, а голубой с оранжевым - яркозеленый. Введение дополнительного голубого упрощает разделение изотерм красной и оранжевой.

Свет требуемого спектрального состава подбирают с помощью набора нейтральных 14 и полосовых 15 светофильтров. Для этого часть белого света, отраженного полупрозрачным зеркалом 6 собирают с помощью линзы 13 и пропускают через выбранные светофильтры 14 и 15. Пос