Устройство для дистанционного измерения температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K11/12 G01N21/25 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ

1

Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения температуры и может быть использовано в различных отраслях науки и техники, в частности устройство предназначено для дистанционного измерения температур 5 на объектах радиоэлектронной аппаратуры.

Известны устройства для дистанционного измерения температуры, содержащие термохромный датчик температуры, источник света и регистратор 1.,Q

Недостатками устройства является низкая точность измерения температуры обусловленная нестабильностью термохромного датчика температуры при воздействии окружающей среды.

Наиболее близким по технической сущ- 15 ности и достигаемому результату является устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее источник белого света и расположенные последовательно по оптической оси устройства изооптический Q термодатчик, объектив, диафрагму, подвижный интерференционный клиновидный светофильтр, окуляр и регистратор 2.

Недостатками устройства является низкая точность измерения температуры, обусТЕМПЕРАТУРЫ

ловленная низким разрешением на краях видимого оптического диапазона длин волн из-за несовершенства системы регистрации.

Цель изобретения - повышения точности измерения температуры.

Эта цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены источник поляризующего напряжения, генератор импульсов низкой частоты и конденсатор, причем выходы источника поляризующего напряжения через конденсатор соединены с выходами генератора импульсов низкой частоты и с электродами интерференционного клиновидного светофильтра, выполненного на основе оптически активных кристаллов, например ZnS.

На фиг. 1 приведена конструкция устройства для измерения температуры; на фиг. 2 - конструктивное выполнение интерференционного клиновидного фильтра; на фиг. 3 (а, б, в) - зависимости полосы пропускания интерференционного фильтра в зависимости от его положения относительно диафрагмы устройства.

Устройство включает источник 1 света, луч 2 белого света, изооптический термодатчик 3, объект 4 измерения, цветной луч 5, объектив 6, диафрагму 7, интерференционный, клиновидный светофильтр 8; окуляр 9, регистратор 10, шкалу 11 фильтра, источник 12 поляризующего напряжения, генератор 13 импульсов низкой частоты, конденсатор 14.

Интерференционный клиновидный светофильтр (фиг. 2) включает стеклянную подложку 15, полупрозрачные серебряные зеркала 16, диаэлектрический слой 17, электроды 18.

На фиг. 3 (а, б, в) показаны контур 19 полосы пропускания датчика, контур 20 полосы пропускания интерференционного светофильтра при максимальном напряжении на светофильтре 20, контур 21 полосы пропускания интерференционного светофильтра при минимальном напряжении на светофильтре, амплитуды проходящего сквозь светофильтр света при положительном и отрицательном напряжении на светофильтре 1| и 12 соответственно. Устройство работает следующим образом. При помощи источника 1 света лучом белого света 2 освещают датчик 3, установленный на объективе 4. В зависимости от температуры объекта 4 цветной луч о, зыходящий из датчика, имеет определенную длину волны АО при по.мощи объектива 6 цветной луч 5 направляют на клиновидный интерференционный светофильтр 8, который ..рассматривает через диафрагму 7 при помощи окуляра 9.

На контакты 18 интерференционного фильтра 8 подключают источник 12 поляризующего напряжения к через развязывающий конденсатор 14 генератор 13 импульсов низкой частоты. В связи с тем, что диэлектрический слой фильтра находится в осциллирующем поле низкой частоты в результате электрооптического эффекта в нем меняется коэффициент прело.мления, что равносильно изменению оптической толщины слоя и что в ко нечном счете приводит к колебаниям полосы пропускания фильтра у значения полосы процускания 8 отсутствии переменного напряжения. Продвигая фильтр мимо диафрагмы, находят положение, когда сквозь него отчетливо и с достаточной яркостью виден датчик.

В связи с колебанием положения полосы пропускания фильтра из-за поля низкой частоты изображение датчика мерцает, так как изображение его исчезает при сдвиге полосы пропускания за щель диафрагмы. Медленно продвигая фильтр, добиваются, пропадания мерцания изображения фильтра и по щкале фильтра определяют положение полосы либо температуры, если щкала отградуирована в значениях температуры.

На фиг. 3 (а, б, в) показано, что в положении фильтра а изображение датчика будет мерцать, так как яркость изображения

датчика в момент положительного и.мгг/льса напряжения на фильтре , чем при отрицательном, что проявляется как мерцание изображения. В положении б изображение также будет .мерця-TS:.. так яркость изображения датчика ;. /rv-iciiT отрицательного импульса напряжепм.я меныле, чем при положительном и н положении в яркость при положительном и отрицательном и.мпульсах одинаковы, что восприни.мается наблюдателем как исчезновение .мерцания, т. е. устройство реализует объективный признак точной настройки - пропадание .мерцаний.

В результате подачи наиряженност электрического поля на интерференционный светофильтр (фиг 2), выполненный , виде подложки 15, на которую после.доаательно ьапесеьгы полупрозрачное; серебряное зеркало 16. диаэлектркческий с..:1ой ZnS, полупрозрачное серебряное зерка.ю It; показз1ель преломления .;|1:м тркчег:;о; о ZnS, в зависимости от нниряжеячпг- i; электрического поля имеет вид

t ЛТ)

По(

где г -- электрооптический киэс)ф 11;ке;п

п,,--- показатель прсмомлепи.ч в (п-сутствии поля;

Е - напряженность э;:ектри-|::СлС)Г() поля, а при подаче дополнительного 11еременного напряжения на светофильтр пр1П}е.;тет к .модуляции полосы пропускапи;-: интерференционного светофильтра, так как н последнем возникает сдвиг полось пропускания в зависимости от толщины диаэлс:ктрк с-ск()го с.аоя ZnS и при; оженного нгг1ряже ;;1я, которая может быть более 1.аирины rio.ijicb: пр01Г:Ч:кання обычн;; о г:;псрое: сн;ыо : :,| киль тря.

Вместо фильтра с металлическими зеркалами можно применять фильтры с диэ-лектрическими зеркалйми, на которые либо наносят полупрозрачные Г1ромодяп.1ие аокрытия, Пспример серебро с лрозр;1Ч};остью 0.7 при толщине слоя ЗЮ .м, либо по.мещать такой диэлектрический фильтр в конденсатор в котором прорезана .диафрагма, с минимальным зазором между обкладка.чи и фильтром.

Необходимые напряжения в этом случае будут выше, чем для предлагае.могО устрОЙСТЕШ.

Предлагае.мое устройство значительно повьццает точность из.мерения температуры, обусловленную использованием интерференционного клиновидного светофи.льтра, на который подают поляризующее напряжение, в результате чего обеспечивается си.мметричная работа всего устройства (сдвиг полосы вправо равен сдвигу полосы влево), выбор величины постоянного напряжения рабочей точки .модуляции, и при необходимости величиной напряжения сдвигать полосу пропускания всего фи;1ьтра впразо либо влево (установка нуля), резкое уменьшение времени задержки модуляции, так как при очень малых напряжениях, .если работать без поляризации, возможна задержки изменения коэффициента преломления по отношению к напряжению из-за поликристаллической структуры слоя. Напряжение поляризации должно быть в 2,2-2,3 раза выше амплитуды импульса. Предлагаемое устройство для дистанционного измерения температуры найдет широкое применение в народном хозяйстве. Формула изобретения 1. Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее источник белого света и расположенные последовательно по оптической оси устройства изооптический термодатчик, объектив, диафрагму, подвижный интерференционный клиновидный светофильтр, окуляр и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены источник поляризуюшего напряжения, генератор импульсов низкой частоты и конденсатор, причем выходы источника поляризующего напряжения через конденсатор соединены с выводами генератора импульсов низкой частоты и с электродами интерференционного клиновидного светофильтра, выполненного на основе оптически активных кристаллов. 2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что интерференционный клиновидный светофильтр выполнен на основе кристаллов ZnS. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 4016761, кл. G 01 К 11/12, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 445853. кл. G 01 J 3/00, 1972 (прототип).

.