Датчик температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K11/12 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения температуры объектов, находящихся в труднодоступных местах, в частности для измерения температуры узлов радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик- температуры на основе изооптической смеси компонентов l.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик температуры, выполненный в виде прозрачной кюветы с зеркальным покрытием на одной из стенок, заполненной изоопти- ческой смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэ{ 1Лициентами показателя п)реломпения 2.

Однако такой датчик не обеспечивает хорошей разрешающей способности из-за большого перепада температур по его высоте и значительной инерционности, обусловленных в свою очередь тем, что твердый компонент изооптической смеси при плотной упаковке практически исключает конвективные токи жидкого компонента поперек платы.

Целью и-зобретения является повышение разрешаю1ей способности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что изоЪптическая смесь содержит эмульсию одного жидкого компонента, в другом, а зеркальное покрытие образовано на пьезоэлектрической пленке с двусторонними металлическими электродами.

10

На чертеже приведена конструкция датчика.

Датчик температуры выполнен в виде кюветы 1 с корпусом из диэлектрического материала и прозрачной кры1ч5 кой 2, заполненной изооптической смесью на основе двух нерастворимых друг в друге жидкостей в виде эмульсии одного компонента в другом (на чертеже жидкий компонент 3 находится в

20 виде э yльcии в жидком компоненте 4).

К корпусу кюветы 1 подклеена пьезоэлектрическая пленка 5 с металличеЪкими электродами 6 и 7, подключае 5 кими через контакты 8 и 9 к генератору высокой частоты (не показан).

Электрод 7 имеет зеркальную поверхность.

Устройство работает следукичим об30разом. Датчик устанавливается на объекте „измерения и освещается пучком белого света. Включается генератор высокой частоты, подключенный к электродагл пьеэопреобр.аэователя, образованного металлическими электродами 6 и 7 и пьезоэлектричеркбй пленкой 5. .Частота генератора выбирается , что в пьезоэлектрической пленке возникает механический резонанс и звуковая волна сквозь дно кюветы 1 проходит в жидкость устройства внутрь Под действием акустической волны начинается образование э yльcии одной жидкости другой (жидкости нераство римы одна в другой).Величина капель одного, компонента в другом зависит от времени воздействия акустической ВОЛНЫ, При малых дозах облучения образуются крупные капли эмульсии (например, капли диаметром в 1 мм образуИтся примерно за 1 мин, а капли диаметром 20 мм - в.течение 15 мин). После этого напряжение генератора снимается. Так как в кювете 1 теперь находится оптически неоднородная смесь компонентов, показатели прелом ления которых близки, а дисперсии пе ресекаются, то при освещении белым светом система отражает только луч той длины волны, для которой показатели преломления совпадают, а все другие лучи с другими длинами волн рассеиваются. Компоненты изооптической смеси вы бираются таким образом, ч1го они имеют различные температурные коэффициенты показателя преломления и при из менении температуры условия равенств показателей преломления выполняются то для одной, то для другой длины волны белого света и цвет отраженного луча меняется. Таким образом, пос ле выключения генератора на заданное время устройство представляет собой изооптический датчик с определенным диаметром сферических капель в эмуль сии , Неоднородно оптическая смесь имее структуру, состоящую из идеальных ша ровых включений одного компонента в другом, что обеспечивает рассеяние фона (составляющих белого света, рас сеиваемых датчиком) на максимальные углы, что исключает перекрытие полое пропускания датчика, близких по т%мпературе, и увеличивает их цветовой контраст. Отсутствие твердого компонента обеспечивает интенсивную тепловую конвекцию изооптической .смеси, что резко уменьшает перепад поперек датчика и обеспечивает максимальное пропускание для проходящего цветного луча по отношению к фону, т.е. увеличивает контраст изображекИя и резко уменьшает инерционность датчика. Так как теплопроводность вдоль платы невелика (теплопроврдность жидкостей в 2-3 раза ниже, чем теплопроводнрсть смеси жидкость твердое тело), то нивелирование тепЛового рельефа в смеси жидкость жидкость значительно меньше, чем смеси жидкость - стекло, и, следовательно, разрешающая способность в 23 раза выше. Возможность управления величиной .капель эмульсии обеспечивает факти чески управление разрешающей способности датчика. При болыиой величине капель 0,2-0,3 мм им обеспечивается максимальная узкополосность устрой- . ства (цветной контраст), однако разрешение (способность регистрировать мелкие детали температурного поля) невелика, так как сама структура изображения строится крупными элементами (капля1 м эмульсии) и детали менее чем эти элементы (капли) не различаются. В то же время при очень мелких каплях несколько падает хроматический цветовой контраст, но резко растет геометрический контраст (способность передавать мелкие детали теплового поля), т.е. предлагаетмый датчик позволяет оценить с большей точностью температурный профиль теплового поля (при крупной эмульсии) и рассмотреть тонкую структуру этого теплового изображения (при мелких каплях в эмульсии). Пример выполнения датчика для визуализации температурного поля радиоплаты в диапазоне 24-40 0. Кювета выполнена из стекла с зазором между дном .и входным прозрачным окном 2 мм. Изооптическая система состоит из этиленгликоля и бромистого пропила (при акустическом воздействии в хшдкости Образуются капли этиленгликоля в бромистом пропиле). Пьезоэлектрическая пленка выполнена из поляризованного подивинилфторида толщиной 100 мм. Электроды-алюминий толщиной 10 мк изготовлены методом напыления в вакууме) . Электроды подключены к генератору высокой Частоты на диапазон 0,1-1 ПГц с амплитудой выходного сигнала до 120 В. Изооптическая смесь может содержать один либо несколько нетермочувствительных компонентов с целью сужения полосы пропускания радиоэлектронной платы.. Типичным примером тройной изооптики может служить система нитрометанбензол-гептан на диапазон температур 40-70 С, в которой термочувствительнь1м компонентом является бензол, а нетермочувствительным - гептан и нитрометан. .

Формула изобретения

Датчик температуры, выполненный в виде прозрачной /кюветы с зеркальным покрытием на одйой из стенок, заполненной йзооптической смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными темпе затурными коэффициентами показателя преломления, отличающийся тем, что, с целью повышения его разрешагачей способности, изооптическая смесь содержит эмульсию одного жидкого компонента в другом, а зеркальное покрытие образовано на пьезоэлектрической |Пленке с двусторонними металлическими электродами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 253408, кл. G 01 К 11/12, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР 479009, кл. С 01 К 11/12, 1973 (прототип).