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

{. , Изобретение касается термометрии и Мбжет быть использовано для непрерьтного исследования температурных полей, например, газовых и жидкостных потоков. Известны устройства для измерения температуры, основанные па изменении спектрального состава отраженного или проходящего через чувствительный элемент света 1. Недостаточная точность этих устройств обусловлена системой регистрации изменения цвета. Известно также устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света, чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы с оптически неоднородной смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления . и экран 2 К недостаткам этого устройства следует отнести низкую точность измерения, например, температурного поля, обусловленную частичным .перекрытием световых пучков разного спектрального состава, проходящих сквозь различные участки измерительного элемента. Цель изобретения - повышение точности измерений.I Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения темифатуры, содержащее источник белого света, чувствительный элемент, вьгаолненный в виде кюветы с оптически неоднородной смесью компонещгбв с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления, и зкран, дополнительно введены перфорированный зкран, соединенный с внбраTopoMs линза и диафрагма, размещенные между чувствительным злементом и экра1и м. На фиг. 1 изображено предложенное устройство; на фиг. 2 - перфорировшшый экран; на фиг. 3 - диаграмма температурного поля. Устройство включает в себя источник 1 белого света, конденсорную линзу 2, обеспечивающую параллельный пучок 3 белого света, направленный на чувствительный элемент, установленный в среде, телшературное поле которой подлежит исследованшо. Чувствительный элемент выполнен в виде плоскопараллельной кюветы 4 с прозт ачными стенками. Кювета 4 заполнена смесью жидкого 5 и твердого 6 компонентов, например органической жидкостью и порошком оптического стекла (вместо органической жидкости могут быть использованы полимеры). За чувст1вительным элементом расположен перфорированный экран 7. Экран с отверстиями закреплен на вибраторе 8 и колеблется перпен дикулярно оптической оси устройства с частотой 6Ьлее 25 Гц. Экран 7 имеет достаточно большую толщину, на него нанесен светопогло щающий состав. При достаточной толщине экран задерживает лучи 9, отклонивышеся от основного направления (оси устройства). Так как отверстия 10 в экране расположены относительно далеко Друг от друга исключено взаимное искажение вйетовой картины смежных участков, влияние которых наиболее ощутимо. Вибратор 8 работает так, что перфорированный экран 7 смещается то вверх, то вйиз на отрезок, равный половине проекЩш йа вертикаль расстЬйШ1я Меяулу сме5кных о веjiстии. Крайше его йШШеШМ 5fMe ieffiarT6 ik iaми X, и X,. При этом время г,, затрачиваемёе ia йереМещение из одного крайнего положения экрана 7 (х,) в другое (х,) намного меньше длительностей г, и т,, в течение koTopbix экран 7 находится на обоих крайних рабочаи положениях. Благодаря коле)ранйш экран 7 ПбзвШяет последрвательнЬ рассмотреть все температур огй ноля чувствительно го эл еме1ята, повторяющего температурное поле средь, где он установлен. При частоте колебаний более 25 Гц, благойаря йнёрц)яоййостм глаза прерывность цветовой Ка тиньг Глазом не обнаруживается. За экраном 7 установлена линза II, собирающая свет, прошедший сквозь чувствительный элемент. Световой пучок 3, беспрепятственно прошедший сквозь чувствительный элемент, трансформирз тся в пучок 12 Этот светбвой пучок направлен вдЬль оптической оси устройства и линза И фокусирует его в точке А. Лучи 13, отклонивлтеся от t. ,..,.. ........... ....-. --------.--.-,.-..-, .-ii.;-,:-;;,-.-.-;-,;-ОСНОВНОГО направления в результате, рассеяния :йа оптических неоднородностях чувствительно;го элемента, фокусируются в инЬ1Х тошсах В, ;С и т.д. фокальной плоскости линзы 11, где установлена даафрагма 14 так j что онапропус кает на Экран 15 шшь лучй, npoinefliiBi (я чувствительный элемент без рассеяния и определяющие его Цветову itapTHi) В Ьб вегстви с температурным полем средьт, где он устайов лен. Зрачок диафрагмы по форме и размерам совпадает с изоёражешем тела накаЛиваннй ис точника. белого света. Устройство работает следующим образЬм. В среде, температурное поле которой под Шт Шй1ё1ГовШмГуШн1вл1йШся тельный элемент, выполненный на основе оптически неоднородной смеСи. После установле нкя между ними теплового равновесия на чувствительный элемент направляют параллельный пучок света 3. Через каждый участок чувствительного элемента, не отклоняясь от основного направления, проходит свет различного спектрального состава в зависимости от распределения температур в среде. Остальные спектральные составляющие белого цвета в результате рассеяния на оптических неоднорйдностях си- . стемы выходят из чувствительного элемента под различными углами. Этот рассеянный свет частично поглощается перфорированным экраном 7, свободно пропускающим лишь световые лучи 12, распространяющиеся вдоль опти;ческой оси устройства. Расходящиеся лучи 13. поглощаются светопоглащающим покрытием на экране 7. Аналогичную функцию выполняет также диафрагма 14, установленная за линзой 11, которая пропускает лучи, прошедшие сквозь чувствительный элемент без отклонения и распространяющиеся вдоль оптической оси устройства, но задерживает рассеянный свет. Прой&я сквозь диафрагму 14, эти лучи дают на экране 15 цветовое .изображение температурного поля объекта. Устанавливая на пути па- дающего светового пучка 3, например между источником 1 белого света и конденсорной линзой 2, различные ускрполосные фильтры, наблюдают на экране изотермы температурного поля объекта. При этом каждой температуре Соответствуют линии разного цвета. , Исс.|1едоВание макета предложенного термочувствительного устройства сравнительно с макетом прототипа показали, что если минимальный температурный перепад, уверенно обнаруживаемьш с помощью прототипа составляет 2 С, то предложенное устройство позволяет обнаружить температурный перепад порядка ., .. . . Ф о р м у Л а И 3 О б р е т е И н Я Устройство рля измерения температуры, содержащее источник белого света, чувствительный элемент, вьшолненный, в виде кюветы с опти гески неоднородной смесью компонентов с близkими показателями преломления и различными температурными Коэффициентами показателей преломления, и экран, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены перфорированный экран, соединенный с вибратором, линза и диафрагма, размещенные между чувствительным элементом и экраном. ИСтоишки информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 278166, кл. G 01 К 11/12, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 253408, кл. G 01 К 11/12, 1968 (прототип).