Устройство для дистанционного измеренияТЕМпЕРАТуРы (ЕгО ВАРиАНТы) Советский патент 1981 года по МПК G01K11/18 

Изобретение относится к термометрии и предназначено для использования в условиях воздействия сильных электромагнитных полей, например для измерения температуры трудно доступных участков силовых трансформаторов, электродвигателей и других электрических машин и аппаратов, Известно устройство для измерения температуры, в котором информация за лючена в спектральном составе мзлучения, прошедшего через некоторвдй термочувствительный элемент 1. Однако анализ спектра излучения в таком устройстве сложен с точки зрения приборной реализации и возможнос ,тей автоматизации в условиях измерения температуры электрических машин. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее источник света с блоком питания, световод, термочувствительный элемен в виде полупроводниковой пластины, которая одной стороной прикреплена к торцу световода, а на другой ее стороне укреплен отражатель в виде зеркала или призмы,фотоприемник и реги стратор. Работа этого устройства основана на сдвиге края полосы поглощения полупроводника в зависимости от температуры. излучения монохроматического источника света, например светодиода, располагается в области температурного смещения края полосы поглощения. При изменении температуры изменяется коэффициент поглощения на длине волны источника света, а, следовательно, и амплитуда сигнала на выходе фотоприемника (2} . Однако на показания регистратора влияет не только спектральный сдвиг края полосы поглощения полупроводника в зависимости от температуры, но и целый ряд других факторов. Любые изменения в светопропускании оптического тракта передачи информации, включающего в себя световоды,клеевые соединения, разъемы и т.д. снижают точность измерения, так как граду ровка возможна лишь при монтаже датчика и весь последующий дрейф входит в погрешность измерений. На показания прибора влияют также изменения в яркости источника света. Цель изобретения - повышение точности измерений при длительной рабо те датчики в автоматическом режиме. Поставленная цель достигается тем что в известное устройство введены второй фотоприемник, светофильтр, установленный между вторым фотоприемником и световодом, дифференциальный усилитель, ко входам которого подключены выходы первого и второго фото/1риемников, и схема отношений, к двум входам которой подключены выходы вто рого фотоприемника и дифференциального усилителя, а выход -т к регистратору. Введение второго фотоприемника и светофильтра позволяет сформировать опорный сигнал, величина которого не зависит от измерения температуры объекта,на котором уста новлен термочувствительный элемент,что достигается с соответствующим выбором полосы пропускания светофильтра.Полоса пропускания светофильтра включает в себ участок окна прозрачности полупроводкика вблизи края его полосы поглощения. Дифференциальный усилитель и схема отношений осуществляют обработку сигнала с фотоприемников таким образом, что на выходе устройства формиЕ)у ется сигнал, содержащий информацию измеряемой температуры вне зависимое ти от изменения светопропускания трак та передачей, яркости источника света и помех. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - вариант устройства . Устройство содержит источник 1 све та с блоком 2 питания, два волоконных световода 3 и 4, термочувствительный элемент 5, отражатель 6 в виде зеркала или призмы, первый 7 и второй 8 Дютоприемники, светофильтр 9, дифференциал усилитель Ю, схему п отношений и регистратор 12. Устройство работает следующим образом. Источник 1 света излучает световой поток с широким спектром, перекрывающйм диапазон смещений края полосы по лощения в полупроводнике. Из которог изготовлен термочувствительны элемент, и некоторую область окна прозрачности этого полупроводника, примыкшощую к полосе поглощения. Световой поток попадает в световод 3 и по нему - к термочувствительному элементу 5, где часть излучения, соответствующая полосе поглощения полупроводника, срезается. При этом существенно, что длина волны Т, соотвествуюшая краю полосы поглощения,зависит от температуры-. Оставшаяся част излучения по световоду 4 попадает на фотоприемник 7 и через светофильтр 9 - на фотоприемник 8. Сиганл на выходе фитоприемника / пропорционален произвелещю t, (Т) -Е (t,x ) ,где ±, (T).,5,r-u,(A)CfA интегральное светопропускание полупроводниковой пластины как ФУНКЦИЯ температуры, F, (t,X) - функция, учитывающая изменение светопропускания оптического тракта передачи информации в зависимости от времени t, а также в зависимости от различных по1лех, изменений в яркости источника света и т.д. (х-). Аналогично можно представить сигнал на выходе фотоприемника 8 как произвеление f (Т)-F (t,Xt) .Поскольку перед фотоприемником 8 установлен отрезающий светофильтр 9 с граничной длиной волны (.) то а():Т( Чр(Тнах) Так как окно прозрачности полупроводника непосредственно примыкает к полосе поглощения, а источник света и тракт передачи светового потока общий для фотоприемников 7 и 8, то все помехи одинаково влияют на величину сигнала, снимаемого с обоих фотоприемников, т.е. F, (t,xi) F2(t,x). С , учетом этого на выходе дифференциального усилителя 10 Лоомисуется сигнал согласно формуле V... n..()v ) Поскольку светопропускание термочувствительного элемента в окне прозрачности практически не зависит от температуры, то fj(Т) const. Сигнал на выходе схемы 11 отнетиений пропорционален частному от значений сигналов на выходе дифференциального усилителя,10 и фотоприемника В .) Ч (.П Полученное выражение показывает, что оигнал на выходе схемы 11 отношений не зависит от изменений в светопропускании тракта передачи светового потока, а также изменений яркости источника света, помех и т.д., и определяется только температурой термочувствительного элемента, чем достигается повышение точности измерений. Отличие варианта устройства на фиг, 2 от варианта на фиг.. 1 в том, что в нем отсутствует схема отношений, выход дифференциального усилителя 10 подключен непосредственно к входу региртратора 12, а выход фотоприемника 8 подключен к входу дифференциального усилителя 10, и кроме того, к входу автоматической регулировки блока 2 питания источника 1 света для регулировки его яркости. Такая схема представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования яркости источника света по помехе, что позволяет исключить ее влияние на результат измерения. В этом случае F, (t,xi) Fj {t,Xt) const и сигнал