Датчик температуры

(19) (1) 5)4 С 01 К 1 АВТОРСНО зазорой среде ной секредствен,этом вых непос-присек- нен ции размещеныо в измеряемодной торец ионного светопод углом. а в л скошенным Й 1= агсздп - . -Аа. показатель пр ды 1е с еломп показатель .п териала серд ного светово ломле оконевины лича внешнкио по- одного торца нного свето- прозрачноематериала, оторого запо п.1, отем, что ншенного выхкции волок.оптическиолиенное иеломпения кературы.2. Датчик ю щ и й с я верхность ско излучающей се вода нанесено покрытие, вып показатель пр висит от темп СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ СВИДЕТЕЛЬСТВУ:(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 574631, кл, С 01 К 11/12, 1972.2. Авторское свидетельство СССР(54) (57) 1. ДАТЧИК ТЕИПЕРАТУРЫ, содержащий-оптический излучатель, фотоприемник и волоконный световод,.снабженный оптически согласованны-,ми излучающей и приемной секциями,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измеренияпри одновременном уменьшении тепловойинерционности датчика, выходнойторец излучакщей секции волоконного. световода и входной торец его приемр ИЯХалвой1 11747Изобретение относится к теплотехническим измерениям и может быть использовано для сигнализации о достижении заданного порогового значениятемпературы контролируемой среды,преимущественно в автоматических системах аварийной или пожарной сигнализации.Целью изобретения является повышение точности измерения при одновременном уменьшении инерционности датчика.. На чертеже приведена оптическаясхема предлагаемого датчика температуры. 15Датчик температуры содержит оптический излучатель 1, Фотоприемник 2и волоконный световод, включающийизлучающую световодную секцию 3, приемную световодную секцию.4. Выходной 20торец 5 излучающей световодной секции3 и входной торец 6 приемной световодной секции 4 размещаются непосредственно в измеряемой среде 7 на небольшом расстоянии один от другого, 25при этом выходной торец 5 скошен подуглом у, величина которого определяется из соотношенияп9 = агсзхп - , (1)и . 30где и - показатель преломления среды уп - показатель преломления ма 3,териала сердцевины Болоконного световода.35 Угол скоса р между оптической :осью световода 3 и нормалью к поверхности выходного торца 5 является критическим углом полного внутреннего 40 отражения для данной внешней среды при заданной пороговой температуре."Для измерения температуры сред, показатель преломления которых меняется с изменением температуры незна чительно, на внешнюю поверхность скошенного выходного торца 5 излучающей световодной секции 3 может быть нанесено покрытие 8 с показателем преломления, сильно меняющимся в зави симости от температуры.В качестве материалов покрытия .могут быть использованы различные материалы, например термоиндикаторные краски для широкого диапазона темпе ратур, различные марки силиконовой резины для температурного диапазона от -60 до +150 фС, пленка хлористого 84натрия для температурного диапазона700-800 С и др.Датчик температуры работает следующим образом,Оптическое излучение от излучателя 1 поступает в излучающую световодную секцию 3 и достигает скошенного выходного торца 5, окруженноговнешней средой 7, например керосином, или покрытием 8, показатель,преломления которых сильно зависитот температуры,Если температура внешней среды 7или покрытия 8 выше заданного порогового значения, все лучи, достигающие выходного торца 5, падают на границу раздела торец - внешняя среда под углом, превышающим критический угол полного внутреннего отражения, поэтому все лучи испытьвают полное внутреннее отражение и ни одинлуч не выходит через выходной торец5 в приемную световодную секцию 4 и, следовательно, излучение не попадает на Фотоприемник 2, выходной электри" ческий сигнал которого отсутствует,.Если температура внешней средыизменяется, например уменьшается,то изменяется показатель прелоипения внешней среды 7 или покрытия 8.Уменьшение температуры приводит к увеличению показателя преломления внешней среды. Такое увеличение показателя преломления изменяет величину угла полного внутреннего отра- . жения. При достижении температуры внешьней средызаданного порогового значения лучи падают на границу раздела торец " внешняя среда под критическим углом полного внутреннего отражения, при этом йреломленные лучи скользят вдоль поверхности раздела, т,е, выходят через торец 5 во внешнюю среду 7 и попадают через измерительную световодную секцию 4 на Фотоприемник 2, вырабатьвающий выходной электрический сигнал. При изменении интенсивности потока излучателя 1 или при изменении чувствительности Фотоприемника 2 врезультате нестабильности их оптических характеристик не изменяются условия полного внутреннего отражения на границе раздела торец 5 -внешняя среда, поэтому пороговое значение температуры внешней среды, приИ.котором возникает выходной сигналфотоприемника 2, остается неизменным,Составитель В.Голубеведактор О.Черниченко Техред Л.Микеш. Корректор охм 897ного Подта СССРытийнаб., д.4 лис ное т ени5 откр ская Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 3 1174что обеспечивает высокую точностьдатчика температуры при воздействиидесбатилизирующих факторов.Меняя угол скоса р выходноготорца 5 излучающей световодной секции 53, при условии выполнения соотношения(1) можно изменять пороговые значениятемпературы для конкретной внешнейсреды, при которой возникает выходной электрический сигнал фотоприем-: .10ника 2,Выходной сигнал фотоприемника 2постоянно присутствует при температуре внешней среды ниже заданного порогового значения. Поэтому нагревание 15внешней среды до заданной пороговойтемпературы приводит к пропаданиювыходного сигнала фотоприемника 2,что может быть обнаружено при помощи, например, нуль-органа (не показан). Это позволяетиспользоватьпредлагаемый датчик в устройствахпожарной сигнализации для включенияисполнительных устройств при повышении температуры внешней среды до пре дельного допустимого значения. Заказ 5175/43 Тираж ВНИИПИ Государств по делам иэобре 113035, Москва, Ж 784 4Таким образом, охлаждение внешней среды 7 до заданной пороговой температуры приводит к появлению выходного электрического сигнала фотоприемника 2, а нагревание внешней среды до заданной пороговой температуры приводит к пропаданию выходного сигнала фотоприемника 2, что в обоих случаях может быть использовано для включения тревожной сигнализации.Так как для измерения пороговой температуры используется физическое свойство (показатель преломления) тела,температура которого измеряется, то не требуется дополнительного времени для того, чтобы выходной торец 5 излучающей секции световода 3 пришел в тепловое равновесие с внешней средой 7. Это уменьшает инерционность порогового датчикатемпературы. Применение оптического излучателя 1, работакицего в инфракрасной облас-. ти, обеспечивает свободное проникновение излучения через покрытие 8 (в приемную световодную секцию 4).