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

Изобретение относится к термометрии.

Известны устройства, содержащие источник белого света, термодатчик, 5 выполненный на основе оптически неоднородной с 1еси, помещенной а кювету, и регистратор i .

Недостатком этих устройств является то, что диапазон измерения огра- ю ничей, так как при измерении высоких температур (более 100 С) понижаются надежность устройств и точность измерения из-за возникновения больших напряжений при расширении жидкого компонента в кювете.

Для расширения диапазона измерений II повышения точности согласно изобретению кювета разделена на две герме- 20 тичные камеры, расположенные концентрично и сообщающиеся через отверстие, диаметр которого меньше размера частиц твердого компонента, причем во внутренней камере находится 25 смесь, а во внешней, имеющей перемычку рядом с отверстием, воздушное пространство, изолированное от внутренней камеры столбом жидкого компонента.30

На фиг. 1,2 и 3 схематично изображено предлагаемое устройство.

На чертежах приняты следующие обо значения: 1 - источник белого света, 2 - термодатчик, 3 - регистрирующее устройство, 4 - стенка, 5 - внутренняя камера, б и 7-оптически неоднородная смесь жидкого и твердого компонентов, 8 - наружная камера (капиллярный канал), 9 - отверстие, 10 перемычки, 11 - ввод, 12 - жидкостный затвор, 13 - пробка, 14 и 15-лучи.

Термодатчик 2 представляет собой кювету, разделенную стенкой 4 на две герметичные камеры. Внутренняя камера 5 заполнена оптически неоднородной смесью жидкого 6 и твердого 7 компонентов, изменяющей спектральный состав проходящего сквозь нее света в соответствии с изменением температуры. В качестве компонентов оптически неоднородной смеси используют различные органические жидкости и оптические стекла различных марок. Наружная камера 8 представляет собой кольцевой капиллярный канал, охватывающий nci наружной поверхности внутреннюю камеру 5, и содержит воздух, выполняющий функции локализованного возяушног

пузыря, капиллярный канал 8 соединяется с камерой 5 через отверстие 9. Диаметр отверстия выбирают меньше размера частиц твердого компонента смеси, что исключает засорение капилляр ного канала. Отверстие 9 расположено рядом с перемычкой 10, полностью перек лванхдей сечение канала 8. Перемычка 10 установлена с диаметрально противоположной стороны ввода 11, предназначенного для заполнения камеры 5 оптически неоднородной смесью. Ввод 11 не перекрывает полностью канала 8.

Для исключения проникновения воздуха из канала 8 в камеру 5, например при охлаждении термодатчика до температуры ниже комнатной, в канале 8 имеется жидкостный затвор 12, роль которого выполняет небольшое количество жидкого компонента, специально введенного в канал 8, причем высота столба жидкости в канале выбрана из условия исключения проникновения воздуха в камеру 5 во всем рабочем диапазоне термодатчика с учетом условий хранения.

Введение столба жидкости в канал 8 производится при заполнении камеры 5 оптически неоднородной смесью. Для этого термодатчик 2 уста.и1авливают вертикально так, что ввод 11 расположен сверху. При введении в камеру 5 жидкого компонента вследствие того, что отверстие 9, через которое сообщаются камеры 5 и 8, расположено диаметрально противоположно вводу 11, в канал 8 поступает некоторое количество жидкости вследствие того, что изооптическая смесь в камере 5 своим весом несколько сжимает воздух в канале 8, Регулировка высоты жидкостного затво-. ра может производиться путем изменения величины избыточного давления при заполнении камеры 5 изооптической смесью,,

С помощью пробки 13 термодатчик герметизируется после его заполнения.

При изменении температуры термодатчик устанавливается в среде, температура которой должна быть измерена, либо на исследуемом объекте. На него направляется луч 14 белого света от источника 1.

Устройство работает следутацим образом.

При прохождении луча 14 сквозь оптически неоднородную смесь 6 и 7 от света отфильтровываются спектральные составляютаие, для которых смесь представляет собой оптически неоднородную систему. Беспрепятственно сквозь термодатчик проходит лишь свет с длиной волны, для которой показатель преломления компонентов 6 и 7 совпадает при данной температуре, и для которо го смесь является оптически однородной системой. В этом смысле термодатчик выполняет функции узкополосного светофильтра.

Вследствие различия температурных коэффициентов показателей преломления компонентов б и 7 при изменении температуры изменяется длина волны, для которой термодатчик прозрачен, и соответственно изменяется спектральный состав беспрепятственно проходящего сквозь термодатчик света, что проявляется как изменение цвета термодатчика в соответствии с изменением температуры.

Луч 15, выходящий из термодатчика, несет информацию о температуре исследуемой среды.

Регистрирующее устройство 3 позволяет установить спектральный состав свата (луч 15) и по нему определить с помощью градуировочной характеристики термодатчика, связывающей температуру с длиной волны беспрепятственно проходящего сквозь него света, температуру среды, в которую помещен термодатчик .

При понижении температуры жидкий компонент 6 вследствие высокого температурного коэффициента расширения жидкости создает внутри термодатчика повышенное давление, которое вытесняет часть жидкого компонента из камеры 5 в камеру 8 через отверстие 9. Воздух в камере В при этом сжимается (см. фиг. 3).

При последугацем понижении температуры до первоначальной жидкость сжимается, и сжатый- воздух вытесняет ее в камеру 5 (см. фиг. 2).

Наличие двух камер в предложенном устройстве позволяет локализировать воздушный пузырь вне рабочего объема термодатчика, что исключает возможность искажения оптических характеристик устройства и обеспечивает повышение точности измерения. Конструкция кюветы позволяет повысить механическую прочность термодатчика за счет демпфируклдих свойств воздушного пузыря, заключенного в пространстве камеры 8, и расширить диапазон измерения температур.

формула изобретения

Устройство для измерения темпера-туры, содержащее источник белого света, термодатчик, выполненный на основе помещенной в кювету оптически неоднородной смеси из жидкого и твердого компонентов, и регистратор, о т л ичающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности, кювета разделена на две герметичные камеры, расположенные концентрично, и сообщающиеся через отверстие, диаметр которого меньше размера частиц твердого компонента, причем во внутренней камере

находится смесь а во внешней, имеющей перемычку рядом с отверстием, воздушное пространство, изолированное от внутренней камеры столбом жидкого компонента.

Фнг.1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 253408(. кл. G 01 К 11/12, 11,12.67.

ФигЗ

Фиг.1