Термоиндикатор Советский патент 1981 года по МПК G01K11/12 

(54) ТЕРМОИНДИКАТОР дикатора, определяющая смещение его максимума пропускания AQ в зависимости от температуры t. Температурно-спектральная характеристика связывает цвет термоиндикатора с температурой и определяется такими .термооптическими параметрами ингредиентов, как Пр - показатель преломления, соответствующий длине волны Яр 589,3 им, Д р средняя дисперсия HclnQ/ i - температурный коэффициент показателя преломления, соответствующий длине волны i Q , При этом точность измерения температуры тем выше, чем контрастнее изменения цвета термоиндикатора в соответствии с изменением температуры. Термоиндикатор является оптически неоднородной смесью. Ингредиенты смеси выбраны таким образом, что в рабочем температурном диапазоне ДТ термоиндикатора они -имеют близкие показатели преломления,-, но различные средние дисперсии Д рс и температурные коэффициенты показателей преломления dn 0/31 Ввиду различия Л. f(4 дисперсионные кривые .(-n ингредиентов имеют разную крутизну, и ввиду близости показателей прелом ления в интервале Д Т графики п(я и П|- (Я) , соответствующие жидкому и твердому ингредиентам, пересекаются в некоторой точке, для которой 1 (. (о .iC (i-o) показатели преломления ингредиентов совпадают. Свет с длиной волны Л о беспрепятственно пропускается веществом. Для всех остальных длин волн ввиду того чтоП(Я) 7 П2 (), термоиндикатор ведет себя как оптически неоднородная система. Длина волны света АО опре деляет цвет термоиндикатора. Термочувствитель ность термоиндикатора обусловлена различием температурных . коэффициентов показателей преломления ингредиентов. По вeличинe|clnQ|(Зt/ ксилола более, чем на два порядка пpeвышaeт(drlp/dtl стекла ЛК4, и температурным изменением п твердого ингредиента можно пренебречь по сра нению с жидким. У о-ксилола п существенно изменяется с температурой При повышении температуры дисперсионная кривая П i (; опускается, а при понижении - поднимается. В результате этого при изменении температуры изменяется длина волны Л о, которая соответствует точке пересечения дисперсионных кри вых и ) ингредиентов смеси, и соответственно изменяется цвет вещества. Рабочий температурны диапазон ЛТ термоиндикатора охваты вает температурный интервал, в пределах которого Л Q смещается в преде лах видимой области спектра, и соответственно цвет вещества изменяет ся от красного до фиолетового., Насы щенность и контрастность цвета термоиндикато.ра определяется его рассеивающей способностью, как оптически неоднородной смеси, и характеризуется полосой пропускания П, измеренной на уровне 0,5 его контура пропускания. Чем больше толщина слоя Z, чем больше частиц твердого ингредиента (оптических неоднородностей) встречается на пути луча и чем больше различие показателей преломления в окрестности длины волны До (чем больше отличаются д ингредиентов), тем уже полоса пропускания, выше спектральная избирательность и тем соответственно контрастнее цвет термоиндикатора. Полоса пропускания П зависит от размера частиц д твердого ингредиента. При уменьшении размера частиц Д твердого ингредиента П увеличивается. Однако при выборе Д сталкиваются - два противоречивых требования. С одной стороны, для того, чтобы термоиндикатор действительно выполнял функции светофильтра, необходимо, чтобы на своем пути луч света встречал достаточно большое количество неоднородных включений (рассеивание должно быть многократным) , с другой стороны, при ограниченной толщине слоя Z это приводит к необходимости уменьшения размера частиц Л , что в свою очередь приводит к ухудшению спектральной избирательности. Чтобы не происходило существенного искажения температурного поля объекта, толщина термоиндикатора не должна превышать 1 мм. При Z61 мм размер частиц твердого ингредиента следует ограничить интервалами Д 60-200 мкм, в 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 &- ингредиентов (S - отношение суммарного объема твердого ингредиента к объему смеси). При уменьшении Д от 200 до 60 мкм уменьшается от 0,51 до О , 36. При й 60 мкм оптимальная спектральная избирательность вещества наблюдается при весовом содержании стекла ЛК4., равном 60%, 0-ксилола 40%, а при Д 200 мкм при весовом содержании стекла ЛК4 73%,О -ксилола 27% Изменение Д и б не сказывается на температурноспектральной характеристике термоиндикатора, а отражается только на насыщенности его цвета, т.е. на ширине полосы пропускания. При Z 1 мм, Ло 0,5 мкм термоиндикатор при А 60 мкм имеет ,0328 мкм, а мкм, мм, ,5 мкмП 0,018 мкм.

Термоиндикатор позволяет с высокой точностью измерять температуру в интервале 41-71®С. Термоиндикатор прост в изготовлении. Использование одной жидкости в качестве жидкого ингредиента вместо раствора двух позволяет повысить надежность термо-индикатора.

Формула изобретения

Термоиндикатор, содержащий смесь органической жидкости и твердого порошкообразного ингредиента - измельченного стекла, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры в диапазоне 41-7jC, термоиндикатор содержит твердый ингредиент - оптическое стекло ЛК4, измельченное до фракции 60-200 мкм и жидкий ингредиент о-ксилол в следующих количествах, вес.%: оптическое стекло ЛК4 60-73; О -ксилол 27-40.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

2.Патент Великобритании

№ 1134027,кл.С 1 D,опублик.21.11.68(прототип).

Ш fSO SOU SUB 580 S20 fSS W Я.НН