Устройство для измерения температуры

Союз СоветскикСоцкалисткческикРеспублик 1711382 ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. ( 01 К 1111 г Ьаударотввнный кокнтвт ЕССРо аояам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПВАТУРЫ2 Изобретение касается термометрии, и может быть использовано дпя непрерывного исследования температурных полей различных объектов. Известны устройства для измерения температуры, содержащие источник света и чувствительный элемент, показатель преломления которого зависит от температуры 11Однако эти устройства имеют низкую точность измерения при использовании их для регистрации тепловых полей.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройст 15 во, содержащее источник белого света, конденсатор и чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы, заполненной оптически неоднородной смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления 121Недостатком этого устройства является низкая точность измерения температурных полей, обусловленная плохой конграстностью цветовой тсартины.Цепь изобретения - повыщение точности измерения.Это достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащееисточник белого света, конденсор ичувствительный элемент, выполненный в виде кюветы, заполненной оптически неоднородной смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления, введены свето- делитель, размещенный между источником белого света и конденсором, диафрагма и матовый экран, размещенные по одну сторону от светоделителя вдоль оси отраженного пучка света, идущего от чувствительного элемента, и дополнительный конденсор, два барабана с набором нейтрал ных и попосовых светофильтров и зеркальный экран, размещенные по другую сторону от свегодепитепя, причем верхняя стенка кюветы наклонена к основанию.71133На чертеже изображена схема предложенного устройства.Устройство содержит источник 1 белого света, например лампочку накаливания, диафрагму 2, ограничивающую световой поток, и конденсорную линзу 3, обеспечивающую параллельный пучок 4 белого света, направленный перпендикулярно к чувс твительному элементу.1 ОМежду источником 1 света и линзой 3 установлен светоделитель 5. Он может быть выполнен в виде светоделительного кубика, полученного на основе двух прямоугольных призм, сложенных наклонными15 гранями, на которые нанесено полупрозрачное зеркало 6, частично пропускающее и отражающее падающий на него свет.Чувствительный элемент установлен на объекте 7, температурное поле которого исследуется. Объект 7 непрозрачен для20 белого света, поэтому чувствйтельный элемент может работать только в отраженном свете. Чувствительный элемент выполнен на основе кюветы 8 с прозрач 25 ной верхней стенкой, например выполненно йиз стекла. На нижнюю стенкукюветы 8 нанесено зеркально отражающее покрытие 9. Кювета 8 заполнена оптически неоднородной смесью двух компонентов 10 и30 11, например жидкость и порошок оптического стекла, либо полимер и порошок стекла (кристалла), Компоненты смеси выбраны из условия близости их показателей преломления в рабочем температурном диапазоне элемента и различия тем 35 пературных коэффициентов показателей преломления. Это обеспечивает оптически неоднородной системе спектральную избирательность и способность смещать поло 40 су пропускания в соответствии с изменением температуры, Прозрачная верхняя стенка кюветы 8 выполнена наклонной по отношению к противоположной стенке с зеркально отражающим покрытием 9, Это позволяе т отдели ть свет, прошедший45 сквозь измерительный элемент (лучи 12), спектральный состав которого несет информашпо о температуре объекта, от белого света, отраженного от наружной поверхности чувствительного элемента. ПосЯ ледний создает дополнительную засветку и затрудняет анализ спектрального состава лучей 12. В фокусе линзы 3 для луча света 12, беспрепятственно прошедшего55 сквозь чувствительный элемент, отраженного от зеркального покрытия 9 и полупрозрачного зеркала 6 светоделителя 5, установлена диафрагма 13. Входной зра 82 4чок диафрагмы 13 по форме и размерам совпадает с изображением гела накаливания источника 1 белого света. При этом достигается максимальная контрастность визуально наблюдаемой цветовой каргины температурного поля, За диафрагмой 13 расположен матовый экран 14. По той же оси, но с противоположной стороны от светоделителя 5 расположена конденсорная линза 13 так, что для пучка белого света, отраженного от полупрозрачного зеркйла 6 в направлении, перпендикулярном основному световому потоку, источник 1 находится в фокусе линзы 13. За линзой 13 расположен набор нейтральных светофильтров 14 с разным коэффициентом пропускания. За ним расположен набор полосовых светофильтров 15 для видимой области спектра. Светофильтры 14 и 15 установлены в барабанах 16. Поворачивая барабан 16 относительно оси, получают любое нужное сочетание нейтрального и полосового светофильтров. За набором полосовых светофильтров 15 расположен экран 17 с зеркально отражающим покрытием. Предположим, что необходимо определить иэотермы, соответствующие свету с длиной волны Л и д, расположенными.рядом по спектральной шкале, например красную иэотерму и оранжевую. Этоможно сделать, установив на пути светового пучка 12 поочередно узкополосные светофильтры с длинами волн и.,Пля получения высокой контрастности в изображении иэотерм нужно испольэовать фильтры с очень узкой полосой пропускания, что затруднительно в длинноволновой области спектра, а также, приводит, к резкому снижению яркости наблюдаемой изотермы. Поставленная задача может быть решена следующим образом. Вводим в световой поток, дающий изображения цветовой картины на экране 14, дополнительный свет определенного спектрального состава, который в сочетанииидает резко контрастные цвета. К примеру, голубой с красным дают темный буро-коричневый цвет, а голубой с оранжевым - яркоэеленый. Введение дополнительного голубого упрощает разделение изотерм красной и оранжевой.Свет требуемого спектрального состава подбирают с помощью набора нейтральньх 14 и полосовых 15 светофильтров.Для этого часть белого света, отраженного полупрозрачным зеркалом 6 собирают с помощью линзы 13 и пропускают через выбранные светофильтры 14 и 15. Пос711382 ледний отражается от экрана 17 с зеркально отражающим покрытием и вновь собирается линзой 13, проходя (частично) через светодепигель 5 и диафрагму 13, Если исследуемые изотермы хорошо разделены спектрально, го барабан с нейтральными светофильтрами располагается так, чтобы свет падал на светопоглощаюший пятачок в барабане без светофильтров. Использование элементов 13- 17 позволяет, сохранив высокую яркость цветовой картины, повысить контрастность определения иэотерм температурного поля,Введение новых конструктивных элементов позволяет повысить контрастность картины, т,е. в конечном счете точность измерений. Экспериментально достигнутое разрешение составляет 0,2-0,3 мм, что на порядок выше, чем в прототипе. формула и зобретения 1. Устройство для измерения температуры, содержащее источник белого света, конденсор и чувствительный элемент, выполненный в виде кюветы, эаполненно й оптически неоднородной смесью компонентов с близкими показателями преломления и различными температурными коэффициентами показателей преломления, о т л и - 5 ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью повышения точности измерений, в него введе ны светоделитель, установленный между источником белого света и конденсором, диафрагма и матовый экран, размещенные 1 О по одну сторону от светоделигеля вдольоси отраженного пучка света, идущего ог чувствительного элемента, и дополнительный конденсор, а также два барабана с нейтральными и полосовыми светофильтрами и зеркальный экран, размещенные по другую сторону от светоделитепя. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что верхняя стенка кюветы наклонена к основанию.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 278166, кл. 8 01 К 11/12, 1969.252. Авторское свидетельство СССРМо 253408, кл. (л 01 К 11/12, 1968(прототип),ЦНИИПИ Заказ 8996/27Тираж 713 Подписно илиал ППП "Патент",