Устройство для измерения температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K11/18 G01N21/25 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры по иэ менению цвета термочувствительных элементов, и может быть использовано в электронной промышленности- для нераз- рушающего контроля теплового режима электронных схем.

Известны устройства для измерения температуры, содержащие термохромный индикатор, оптиковолоконные передающие и приемные каналы, фотоприемник и источник светового излучения. Принцип действия таких устройств состоит в и: менении спектра отражения термохромного индикатора в зависимости от температуры tl .

Недостатком этих устройств является низкая точность измерения температуры, обусловленная нестабильностью фотопри- емника.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для

измерения температуры, включающее термохромный индикатор, оптически связанный с источником светового излучения к с регистратором, содержащим светофильтр с переменной длиной волн Tippnyc-. кания, блок настройки светофильтра, фотоприемник и блок записи информации 2 .

Недостатком известного устройства являетсй низкая точность измерения тем10пературы, обусловленная малым реиэрешениём в области, максимумов спектра отражения жидкокристаллического вещества при изменении температуры.

Целью изобретения является повыше15ние точности измерения температуры.

Эта цель достигается тем, что в устройство введены дополнительный регистратор, вьшолненный аналогично основному и оптически связанный с термохром20ным индикатором, блок сравнения и к 1числительный блок, вход которого через блок сравнения соединен с выходами фотопоиемников, его управляющие входы и 391 выходы соединшы соответственно с входами и выходами блоке настройки светофильтров пороговые и управляющие выходы соединены с управляющими входами блока управления, а информационный выход вычислительного блока подключен к блоку ааписн информации. На фиг. 1 приведена схема выпопнеюш устройства для измерения температуры1 на фиг. - функциональная схема вычислительного блока; на фиг. 3 - спек тральная характеристика светового потока, отраженного от термохромного индикатс а, в зависимости от температуры. Схема устройства для измерения температуры содержит термохромный индикатор 1 температуры, вьшолненный на основе жидкокристаллического вещества, и иаход$пциеся в тепловом контакте с объектом 2 измерения температуры, источник 3 светового излучения, перайаюашй оптический канал 4 и приемньхй оптический канал 5, Бьшолненные в виде жгута оптических волокон, светофильтры в н 7 с переменной длиной волн пропускания, блоки 8 и 9 настройки светофильт ров, фотопривмники 10 и 11, выходы которых подключен к входам блока 12 сравнения, представляющего собой компаратор, выполненный на базе дифференциального усилителя постоянного тока, коммутации сигналов на входах которого при смене режимов сравнения осуществляется с помощью аналоговых ключей. Пороговый и управляющий входы и выходы узла 12 сравнения подключены к управляющему вычислительному блоку 13, информаПионкый выход которого подключен к блоку 14 записи информации (фиг. 1). Схема вычислительного блока 13 содержит связанные между собой процессор 15 и блок 16 памяти, подключенньте посредством интерфейса 17 к устройствам 18-23 ввода-Бшаша информации: Уст ройство 18 ввода предназначено для ввода и вьтполнено в виде перфосчитывающего устройства. Устройство 19 вывода предназначено для вывода информации и подключено к блоку 14 записи информации. Устройство 2О ввода-вывода предназначено для связи с блоком 12 сравнения. К нему пошлючен выход блока 12 сравнения, управляющий вход и через цифроаналоговый преобразователь 21 - пороговый вход.(фиг. 2). В основу работы устройства положена экстремальная зависимость интенсивности потока -CBeta 3 , отраженного термохром14ньгм индикатором, от длущы волны рассеянного света ,1 , однозначно связанная с температурой термохромного индикатора и определяемая формулой ...), где у- длина волны составляющей спектра с максимальной интенсивностью;Т - температура термохромного индикатора. Для больщинства термохромных индикаторов спектральная характеристика симметрична относительно ординаты максимума интенсивности, как показано на фиг. 3, где d - участки кривой с малой крутизной; 5 - участки с большой крутизной. Устройство работает следующим образом. Термохромный индикатор 1 вводят в тепловой контакт с поверхностью объекта 2, температура которой подлежит измерению. Включают осветитель 3, и свето- вой поток по передающему оптическому каналу 4 подается к термохромному индикатору 1. Отраженный от него световой поток по приемному оптическому каналу 5 подается через два независимых светофильтра б и 7 с переменной длиной волн пропускания на два фотоприем- ника 10 и 11, выходные напряжения которых пропорциональны интенсивности принятых световых потоков. Эти напряжения поступают на 12 сравнения, где сравниваются как между собой, так и с пороговым сигналом, поступающим от управляющего вычислительного блока 13 через устройство 20 ввода-выводй и цифроаналоговый преобраз,ователь 21. С другого выхода устройства 2 О на блок 12 сравнения поступает сигнал, управляющий выбором сравниваемых напряжений. Результаты сравнения поступают в управляющий вычислительный блок 13, который вьфабатывает сигнал перестройки, поступающий на блоки 8 и 9 настройки светофильтров 6 и 7. Исходные состояния этих светофильтров - два разнь1х конца рабочего диапазона: красный и синий. Перестройка светофильтров направлена навстречу друг другу, к середине диапазона. Процесс перестройки светофильтров заключается в том, что по сигналам управляющего блока 13 блоки 8 и 9 настройки светофильтров перестраивают длину волны пропускания светофильтров 6 и 7. Окончание перестройки светофильтров проходит индивидуально при равенстве напряжений на выходе каждого фотоприемника и порогового напряжения вычислительного блока 13 в блоке 12 сравнения. Первое пороговое напряжение и/1 (фиг. 3) вьфабатывается таким образом, чтобы сравнение выходных сигналов фотоприемников начиналось тогда, когда эти сигналь достигнут величины соответствующей скатам спектральной характеристики. Управляющий вычислительный блок 13 по величине , л. ,с помощью заданной программы, основанной на конкретной зависимости интенсивности пото ка света 3 от длины волны X рассеянного света термохромным индикатором, определяет первую оценку т абсциссы максимума Х, и второе пороговое напряжение и, а значит и направления очередной перестройки фильтров. Затем про11едура перестройки йовторяется и завер- щается получением значений и по По ним вычисляется вторая оценка, mn погрешность оценки бЧ), и, если последняя превосходит некоторую заранее задан ную величину, вычисляется следующее по роговое напряжение, В этом случае пере стройка фильтров и последующий цикл ы. числений повторяется до тех пор, пока пргрещность оценки не опустится ниже заданного уровня. После этого вычисленное значение 1,т передается в блок 14 регистрации. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает большую точность измерения температуры, так как в нем ис1ключены ошибки измерения, обусловленные спектра{ПзНой характеристикой термохромного индикатора. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, включающее термохромный индикатор, оптически связанный с источником свето|Вого из71учения и с регистратором, содержащим светофильтр с переменной дшшой волн пропускания, блок настройки светофильтра, фотоприемник и блок записи информации, о т л и ч а ющ веся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в устройство введены дополнительный регистратор, выполненньтй аналогично основному и оптически связанный с термохромным индикатором, блок сравнения и вычислительный блок, вход которого через блок сравнения соединен с выходами фотоприемников, его управляющие входы и выходы сЪединены соответственно с входами и выюдами блока настройки светофильтров, пороговый и управляющий выходы соединены с управляющими входами блока сравнения, а информационный выход вычислительного блока подключен к блоку записи информации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 4016761, кл. G01 К 11/12, 1977. 2.Патент ГДР № 1ОО549, кл. G01 К 11/12, 1976 (прототйй).

(8)