Датчик температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСГУБЛИН Зу) С 01 К 11/12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 278166, кл. 6 01 К 11/12, 1969.2. Патент ВеликобританииВ 1134027, кл. 6 1 0 , 1968 (прототип).(54)(57) ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий прозрачную кювету, заполнен,ЯО 1 045010 ную термочувствительной оптическинеоднородной смесью твердого и жидкого компонентов с совпадающими приопределенной температуре показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения технологии изготовления, жидкийкомпонент выполнен в виде азеотропнойсмеси органических жидкостей.Изобретение относится к термометрии и может быть использовано длядистанционного измерения температуры и визуализации тепловых полей,в частности для измерения температуры узлов и блоков радиоэлектронных устройств.ИзвЕстен датчик температурыг содержащий чувствительный элемент,выполненный в виде пленки на основе двухкомпонентной оптически неод Онородной смеси твердых веществ, показатели преломления которых зависят от длины волны падающего света,а температурные коэффициенты показателей преломления отличаются энаком или величиной ь 1).Недостаток указанного датчикасложность подбора компонентов смеси с необходимыми термооптическимипараметрами для широкого диапазонаизмеряемых температур,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсядатчик температуры, содержащий прозрачную кювету, заполненную термочувствительной оптически неоднородной смесью твердого и жидкого компонентов с совпадающими при определенной температуре показателямипреломления и различными температур"ными коэффициентами показателейпреломления2 ),Недостаток известного датчиказакгпо ается в невысокой точностиизмерения =емпературы обусловлен"35занята воздушной полостью пузырем),специаль о оставляемой для предохранения от разрушения при перегревах (при постепенном испарении жидкого компонента). Объем этого пуэыря порядка 2-5 Ъ общего объема кюветы. При изготовлении изооптическихплат ,устройство для визуализациитепловых полей), имеющих большуюплощадь порядка 150 х 15 О мм, объемтакого пузыря достаточно велик. Вобычных смесях жидкостей при прогреве датчика один из компонентов(тот, у которого меньше теплотаиспарения) испаряется в газовый пузырь более интенсивноу что приводит к обеднению жидкой смеси этимкомпонентом, Б связи с этим меняется показатель преломления жидкогокомпонента и сдвигается температурная характеристика датчика на вели 55чину до О,Э, С. С другой стороны,после охлаждения и конденсации содержимого газового пузыря коэффициент преломления медленно возвращается к своей первоначальной величине 1 так как процесс диффузии затруднен тем, что датчик заполнен порошком твердого компонента).Кроме того, приготовление растворов двух и более веще=.тв с заоанее 65 определенной дозировкой представляет собой чрезвычайно сложную задачу,так как ввиду летучести компонентовсразу после изготовления растворапоследний начинает обедняться более летучим компонентом.При герметизации датчиков (осуществляемой с применением нагрева)происходит дальнейшая деградацияраствора. Это приводит к тому, чтопартия устройств, изготовленная иэодних и тех же компонентов, имеетразброс по начальной точке температурного диапазона на 2-3 С и по ширине измеряемого диапазона до 1-2 С,Цель изобретения - повышение точности измерения температуры и упрощение технологии изготовления датчиков.Поставленная цель достигаетсятем, что в датчике температуры,содержащем прозрачную кювету, заполненную термочувствительной оптически неоднородной смесью твердого ижидкого компонентов с совпадающимипри определенной температуре показателями преломления и различнымитемпературными коэффициентами показателей преломления, жидкий компонент выполнен в виде аэеотропной смеси органических жидкостей.Азеотропная смесь жидкостей дает пар того же состава, что и раствор, т.е. при испарении части жидкости в буферный пузырь равновесныйсостав жидкости практически не меняется. В связи с этим процессыиспарения конденсации и диффузиикомпонентов в датчике не влияютна показатель преломления жидкойсмеси, так как конденсат и пар впузыре имеет состав, аналогичныйсоставу жидкой смеси.На чертеже схематично изображенпредлагаемый датчик,Датчик температуры представляетсобой прозрачную кювету, состоящуюиз стеклянных крышки 1 и дна 2, приваренных к металлической обечайке 3.На дно 2 нанесено зеркальное покрытие 4. Кювета заполнена изооптической смесью, содержащеи твердыйкомпонент 5 и жидкий компонент б,выполненный в ниде аэеотропной смеси органических жицкостей. Частьобъема кюветы занята воздушнымпузырем 7. Датчик устанавливаетсяна объекте 8 при помощи клея либотеплопроводной пасты ,например,КПТ)Аэеотропная смесь жидкостей может быть приготовлена по методудистилляции в ректификационной колонке. Компоненты будущей азеотропной смеси (азеотропа) с некоторымизбытком одного из компонентовзаливают з колонку и доводят до кипения, Б зависимости от типа азе1045010 Составитель В. ГолубевРедактор А. Лежнина Техред Ж, Кастелевич Корректор ЮМакаренко Заказ 7537/40 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 отропа последний появляется либо в дистилляте (отрицательный аэеотроп, у которого точка кипения ниже точки кипения компонентов), либо в кубе (положительный аэеотроп с точкой кипения .выше точки кипения компонентов). Первую порцию дистиллята сливают так как в ней сосредоточены летучие примеси), после чего процесс ведут, наблюдая эа температурой дистиллята либо кубового остатка (по термометру). Как только температура термометра перестанет меняться, слив дистиллята прекращают. Аналогично получают положительный азеотроп.Показатель преломления приготовленной смеси измеряется с помощью рефрактометра и сравнивается с расчетным значением.Азеотропную смесь кожно хранить и расфасовывать без каких-либо специальных камер и приспособлений, применяемых при работе с обычными растворами, так как состав смеси при ее испарении уже не меняется и с таким раствором можно работать как с индивидуальной жидкостью, что резко упрощает технологию изготовления датчиков и исключает разброс параметров готовых датчиков как по температуре начала диапазона измерения, так и его ширинеВ качестве примера .приведен датчик на основе азеотропной смеси для диапазона измерения 8,4-40 ЪС, имеющий твердый компонент - стекло марки ЛФ(показатель преломления пХ = 1,5480, дисперсияьРС:119,5 10). Фракция 60 мкм и жидкий компонент - аэеотропнаясмесь - в составе, Ъ: нитробенэол(С НО)остальное,Показатель преломления смеси и 1, = 1,5454, дисперсия Ь С = 20610, температурныйкоэффициент преломления с = 4,25 к10 37Датчик работает, следующим обра"эом.10 Включают источник 9 света и направляют луч 10 белого света на крыаку 1. Пройдя слой смеси (5 и 6) иотразившись от зеркала 4 луч повторно проходит слой смеси и выходит в виде цветного луча 11. Таккак показатели преломления стеклянного порошка и смеси жидкостей5 и 6), дисперсии показателя преломления и температурные зависимости показателей преломления выбранытаким образом, что при каждой заданной температуре сквозь датчикпроходит луч определенного цвета( все остальные компоненты белого луча рассеиваются изооптической смесью), то при изменении температурыобъекта 8 будет меняться цвет выходного луча 11, меняясь от красного (самая низкая температура, измеряемая датчиком) через все цветаспектра до фиолетового (максимальнаятемпература). Длина волны прошедшего через датчик света (луч 11) может быть определена визуально илипри помощи спектрального измеритель ного устройства 12. Измеряемая температура находится по температурноспектральной характеристике датчика.