Термоиндикатор Советский патент 1981 года по МПК G01K11/12 

1

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения температуры объектов, работающих в труднодоступных условиях.

Известны термоиндикаторы при достижении определенной температуры изменяют свой внешний вид, в частности, цвет, прозрачность, форму tlj

Из известных термоиндикаторов наиболее близким к предлагае1« му по технической сущности является термоиндикатор, содержааций смесь органической жидкости я твердого порошкообразного ингредиента оптического стекла, измельченного до фракции 60-200 мкм, причем твердым ингредиентом является оптическое стекло ЛК4, а жидким JM -ксилол 121.

Термоиндикатор, являясь смесью двух разнородных материалов, представляет собой оптически неоднородную систему с присущей ей спектральной избирательностью для проходящего сквозь нее белого света. При каждом значении температуры в пределах рабочего температурного диапазона терг«)йндикатор б еспрепятственно пропускает свет лишь в узком спектральном интервале, рассеивая

остальные составляка ие проходшцего светового потока. При изменении температуры соответственно изменяется спектральный состав свободно проходящего света, что проявляется как изменение цвета термоиндикатора.

Недостатком термоиндикатора йвляется низкая точность измерения температуры, вызванная низкой спектральной избирательностью термогиндикатора,невозможность измерения температуры в диапазоне 7 36°С.

Цель изобретения - повслаение точности измерения в диапазоне температур 7 - 36°С.

Поставленная цель достигается тем что термоиндикатор содержит твердазй ингредиент - оптическое стекло К2 и жидкий ин1 едиент - толуол в следующих количествах, вес.%:

Оптическое стекло К2 61-74

Толуол26-39

На чертеже представлена Tehmepaтурно-спектральная характеристика терплоиндикатора , определяющая смещение его максимума пропускания света с длиной волны Л в зависимости от температуры.

Температурно-спектральная характегацстика связывает цвет термоиндикатора с температурой и .определяется т кими параметрами ингредиентов,как пт по.Казатель преломления, соответству щий длине волка АЬ 589,3 им, Лрс средняя дисперсия и jjl температурный коэффициент показател преломления, соответствующий длине волны А0. При этом точность измерения температуры тем выше, чем контрастнее изменение цвета вещества термоиндикатора в соответствии с из менением температуры. Термоиндикатор является оптическ неоднородной смесью. Ингредиенты см си выбраны таким образом, что в рабочем температурном диапазоне они имеют близкие показатели hpeлoмлeни но различные средние дисперсии Д FC температурные коэффициенты показате лей преломлен . Ввиду различия Др дисперсионные кривые ( А) ингредиентов имеют разную крутизну и ввиду близости показателей преломления в интервале дт, графики п f ( А. )и nj f ( А. соответствующие жидкому и твердому ингредиентам, пересекаются в некоторой точке, дли которой п ( Ло) П2( Л т.е. показатели преломления ингредиентов совпадают. Свет с длиной волны АО беспрепятственно пропускается термоиндикатором. Для всех остсшьных длин волн ввиду того, что п {Л. (А.), термоиндикатор ведёт себя как оптически неоднородная рарсеивающая система. Термочувствительность термоинд икатора обусловлена различием тем- пературных коэффицемтов показателей преломления ингредиентов. По величине толуола более чем на два порядка превышает стекла, и темпе.ратурньвл изменением Пд твердого ин. гредиента можно пренебречь по сравнению с жидким. У толуола п существенво изменяется с температурой. При повьииении температуры дисперсион ная кривая п f ( Л.) опускается/ а при понижении - поднимается. В результате этого при изменении темпе ратуры изменяется длина волны .Ajj, которая соответствует точке пересечени дисперсионных кривых п (Л) и п(А. ингредиентов смеси, и соответственно изменяется цвет вещества. Рабочий температурный диапазон Д Т термоиндикатора охватывает температурный интервал/ в пределах кото рого Л о смещается в пределах видимой области спектра, и соответственно цвет вещества меняется от красного до фиолетового. Насыщенность и контрастность цвета термоиндикатора опре деляется его рассеивающей способгч ностью как оптически неоднородной смеси и характеризуется полосой пропускания П, измеренной на уровне 0,5 его контура пропускания. Чем больше толщина слоя вещества Z, чем больше частиц твердого ингредиента встречается на пути луча и чем больше различие показателей преломления в окрестности длины волны А.л(нем больше отличаются Лfс ингредиентов), тем уже полоса пропускания, выше спектральная избирательность и тем соответйтванно к чтрастен цвет термоиндикатора. „При уменьшении размера частиц Л твердого ингредиента П увеличивается. При измерении температуры термоиндикатором, он наносится на поверхность исследуемого объекта с толщиной слоя не более 1 мм, чтобы не проис-. ходило существенного искажения температурного поля объекта и резкого понижения точности измерения. При Z «Я мм размер частиц твердого ингредиента следует ограничить интервалом Д 60 - 200 мкм, в этом случае на своем пути луч света встречает не менее 5 частиц, и смесь является многократно рассеивающей системой . Оптимальная спектральная избирательность соответствует случаю плотной упаковки частиц твердого ингредиента в термоиндикаторе, когда жидкий ингредиент заполняет поры между частицами. Это соответствует оптимальному объемному соотношению (5 ингредиентов ( отношение суммарного объема твердого ингредиента к объему смеси). . При Д 60 мкм оптимальная спектральная избирательность термоиндикатора наблюдается при весовом соотношении стекла К2, равном 61%, толуола соответственно - 39%, при Д 200 мкм К2 - 74%, толуола - 26%. Изменение Д и S не сказывается на. температурно-спектральной характеристике термоиндикатора t f ( ) , а отражается только на насыщенности его цвета, т.е. на ширине полосы пропускания. При 2 1 мм, AO 0,5 мкм термоиндикатор при и 60 мкм имеет . П 0,0324 мкм. При Д 200 мкм, Z 1 мм, ,5 мкм термоиндикатор имеет П 0,0177 мкм. Термоиндикатор позволяет с высокой точностью измерять температуру в диапазоне 7 - 36°С. Технология изготовления термоиндикатора проста. Формула изобретения Термоиндикатор, содержащий смесв органической жидкости и твердого порошкообразного ингредиента оптивеского стекла, измельченного до фракции 60 - 200 мкм, о Т л и аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры в диапазоне 7 - , он содержит твердый ингредиент - оптическое стекло К2 и жидкий ингредиент - толуол в следующих количествах, вес.%: Оптическое стекло К2 61-74 Толуол26-39.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1.Абрамович Б. Г. Термоиндикаторы и их применение. М., Энергия, 1972, с.9-14.

2.Авторское свидетельство СССР

по заявке 2749725, кл. G 01 К 11/12, 15.02.79 (прототип).

tizo isff 500 510 sao- его еео joo.,