Устройство для измерения температуры

(5 р б 01 К 1/12 ОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТНРЦТИйГОСУД АРСТВЕНН По ДЕЛАМ ИЗОБ БРЕ И Уюкин,го Знатво СС1979,о СССР1968 ЕРЕНИЯмещенныелого с та ОПИСАНИЕ И Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71 ) Ордена Трудового Красмени институт кристаллограим. А,В. Шубникова(54) (57)1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗТЕМПЕРАТУРЫ, содержацее рапоследовательно источник б 801 5 6 А систему линз и двулучепреломляющий термочувствительный элемент, расположенный между двумя поляризаторами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности измерения и надежности устройства, двулучепреломляющий термочувствительный элемент выполнен из кристалла танталата лития Ь 1 ТаОз Х или У.среза.2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Диапазона контролируемых температур, в него введены полупрозрачная светоделительная пластина, узкойолосный светофильтри фотоприем, ник, размещенные последовательно за: Е : вторым по ходу луча поляризатором.Изобретение относится к термометрии и может быть использовано придистанционном измерении температурытвердых, жидких и газообразных сред.Известно устройство для измерения температуры, содержащее источник монохроматического излучения,два скрещенных линейных поляризатора, между которыми размещен тер=мочувствительный двулучепреломляющий кристалл, узкополосный светбфильтр и фотоприемник (.1 Д,Такое устройство обеспечиваетвысокую точность измерения температуры, однако необходимость использования монохроматического источника 35излучения (лазера) существенноусложняет его конструкцию.Наиболее близким.по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является устройство 2(3для измерения температуры, содержащее источник белого света и термочувствительный элемент, помещенныймежду двумя скрещенными поляризаторами, в.котором в качестве термочувствительного элемента используетсяфаэовая пластинка, изготовленная .из двухпреломляющего кристалла Г 21.Под действием температуры изменяются геометрические размеры фазовой пластинки, в частности, толщинай в направлении распространения света, а, следовательно, и оптическая1Разность хода Ьп й, гДе ап=пв-празность показателей преломления для,рнеобыкновенного и обыкновейного лучей 3 э,в кристалле.Чтобы создать условия для интерференции белого света в узкомспектральном диапазоне, необходимо.испольэовать очень тонкие (пордка 400,1 мм) фаэовые пластинки.Однако малая толщина фазовыхпластинок является существенным ихнедостатком (малая механическаяпрочнОсть низкая чувствительнОсть 45к изменению температуры). С тем,чтобы повысить механическую прочность, фаэовые пластинки помещаютмежду толстыми стеклянными пластинками, что усложняет конструкцию итехнологию изготовления термочувствительного элемента и делает устройство менее надежным в эксплуатации.Целью изобретения является повышение точности измерения температу"ры и надежности устройства.Эта цель достигается тем, чтов устройстве для измерения температурысодержащем источник белогосвета, систему линз, двулучепреломляющий термочувствительный элемент,пбмещенный между двумя поляризаторами, расположенные последовательно, двулучепреломляющий юермочувствительный элемент выполнен иэ кристал 65 ла танталата лития ЬЗ.ТаО Х илй У среза.Для расширения диапазона измеряемых температур в устройство введены полупрозрачная светоделительная пластина:., узкополосный светофильтр и фотоприемник, размещенные последовательно за вторым по ходу луча поляризатором.Оптическая система, состоящая из источника белого. света, двух поляризаторов и кристапла танталата лития, помещенного между ними, пропускает в зависимости от температуры кристалла свет определенной окраски, которая изменяется с изменением температуры в пределах всего видимого диапазона: от.красного до фиолетового,Это явление, как правило, Наблюдается в кристаллах с,очень малой величиной двулучепрелоьвтения и сильной дисперсионной зависимостью последнего (двулучепреломление сильно зависит от длины волны проходящего через кристалл света). Оптическая разность хода.в ЫТаО (для пластинок толщиной 2-5 мм) . дп, " а(1-2,5) х 104 нм (двулучепреломление танталата лития равно дп п е - п = 5 х 10 э ). При такой разности хода в кристалле с нормальной интерференцией, в которой отсутствует дисперсия двулучепреломления (например, в кварце в ,основном материаледля фазовых пластинок) даже если у него будет такое же маленькое двулучепреломление, никакой обычной интерФеренционной окраски вовсе не будет (будет иметь место так называемый белый цвет выааего порядка)А для того, чтобы была обычная интерференция (цвета 3-4 порядков),необходимо было бы толщину такого кристалла уменьшить до 0,2-.0,3 мч. Аномальная интерференция в танталате лития, вследствие разной оптической разности хода (иэ-за дисперсии двулучепреломления).в различных участках спектра,. приводит к совершенно иной картине интенсивностей входящих в состав. белого света.компонент с различными длинами волн, Окраска выходящего из оптическойсистемы света может иЗменяться при изменении температуры кристалла танталата лития от сотых долей до единиц градусов в зависимости от выбранНОй толщины кристалла. Таким образом, изменяя толщину кристалла в широком интервале, мы можем варьировать чувствительность термоэлемента в пределах 1-2 порядков, а при толщине несколько миллиметров чувствительность танталата лития как минимум на порядок выде, чем у известных фазовых пластинок.Заказ 9288/32 Тираж873 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит источник 1 .белого света, формирукщую систему .2 линз, двулучепреломляюций термочувствительный элемент 3, выполнен ный в виде пластинки, кристалла танталата лития Х или У среза, раэмеденной между двумя поляризаторами ,4 и 5 и устанавливаемую на контролируемомобъекте б, полупрозрачную . 10 светоделительную пластину 7, узкополосный светофильтр 8,и фотоприемник 9. Устройство работает следукяцим 15 ,образом.Световой пучок после поляризатораа 5 при изменении температуры .окрашивается в разные цвета.Изиерение температуры в йреде-: лах температурного диапазона, соответствующего изменениюокраски светового пучка, .например, от красногодо фиолетового, производится визуально по предварительно снятой градуировочной шкале. Если же интервализменения температуры соответствуетнескольким диапазонам окраски, топодсчет этих диапазонов производится регистрируюшим устройством, состоящим из фотоприемника 9, на который через фильтр 8 попадает световойпучок только одного цвета, напримерзеленого. Тогда попадание света такой длийы волны фиксируется самописцем 10. Разделение выходящего из оптической системы света на каналывизуальной и приборной (узкополосныйсветофильтр 8, фотоприемник 9 и самописец 10) регистрации осуцествляетсяполупрозрачной светоделительной пластиной 7, установленной за поляризатором 5. При толцине кристалла порядка 2 мм рабочий интервал измерениятемпературы составляет (228-355) к,