Способ измерения температуры иустройство для его осуществления

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 200379 (21) 2739544/18-10с присоединением заявки Йо(51)М. Кл. С 01 К 11/12 Государственный комитет СССР ио аслам изобретений и открытий71) Заявите 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И УСТРОЙ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 5 й с Изобретение относится к термометрии и предназначено, главным образом, для дистанционного измерения температуры объектов в условиях воздействия сильных электромагнитных полей, например труднодоступных участков силовых трансФорматоров, электродвигателей и других электрических машин.Известен способ дистанционного измерения температуры, основанный на изменении цвета измеряемого объекта 31,Однако точность измерения темпера" туры таким способом невелика.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ измерения температуры, заключающийся в размещении полупроводникового термочувствительного элемента в исследуемой обласО ти, освещении его монсхроматическим излучением с длиной волны, расположенной в области температурного сме" щения края полосы поглощения полупроводника. Способ основан на сдвиге края полосы поглощения полупроводника в зависимости от температуры.Способ реализуется устройством, содержащим источник света с блоком питания, световод, термочувствитель ный элемент в виде полупроводниковойпластины,. которая одной сторонойприкреплена к торцу световода, а надругой ее стороне укреплен отражательв виде зеркала или призмы, Фатоприемник и регистратор. Спектр излучениямонохроматического источника света,например светодиода, располагается внепосредственной близкости от краяполосы поглощения полупроводника, Приизменении температуры изменяется коэффициент поглощения на длине волныисточника света, следовательно,амплитуда сигнала на выходе фотоприемника 21 Однако как данны пособ, так и устройство для его реализации обладают существенными недостатками.Пос" кольку о величине температуры судят по изменению интенсивности светового потока, а на величину этой интенсивности оказывает влияние не только спектральный сдвиг полосы поглощения полупроводника, но и возникающие со временем дефекты термочувствительного элемента, точность при длительной работе оказывается недостаточной, так как градуировка возможна лищь один раз при монтаже датчика и весь после 800705дующий дрейф целиком входит в погрешность измерения.Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.Поставленная цель достигается тем,что полупроводниковый термочувствительный элемент дополнительно освещают монохроматическим излучением с)цлиной волны, лежащей в области окнапрозрачности полупроводника, а о величине температуры судят .по отношению ринтенсивностей прошедших через полупроводник световых потоков.На Фи.-, 1 показана спектральнаяхарактеристика коэффициента поглощения с в зависимости от длины волныХ (сплошная кривая соответствует некоторому значению температуры Тпунктирная - ТТ,); на фиг. 2 -блок-схема устройства для реализациипредлагаемого способа,Световой поток, прошедший через Щтермочувствительный элемент и трактпередачи инФормации и имеющий длинуволны излучения Л соответствующуюкраю полосы поглощения полупроводника, пропорционален произведениюЕ, (Т) Р,(,х), где й, (Т) - светопропускание самого полупроводника какФункция температуры, Р, (с,х) - светопропускание тракта передачи информации как ,ункция времени и различных Зпомех, нестабильностей и т,д. Ионохроматический световой поток, прошедший по тому же пути, но имеющий длинуволны Х, лежащую в пределах окнапрозрачности полупроводника, пропорционален произведению Й(Т) Р (,х;),где функции Е и Р аналогичнй по физическому смыслу Е, й Р . Поскольку светопропускание самого полупроводникана длине волны Л практически не за"висит от температуры, й (Т) =сопз. 40Длина волны излучения Л выбирается внепосредственной близкости к краю полосы поглощения., так что разница между А и Л невелика и функция помехиР, практически совпадает с Р, т,е.Р, (с,х ) = Р (,х). Отношение же.световых потоков с длинами волн А, иЛ пропорционально, следоватех; нотолько й, (Т), т.е. дает неискаженнуюинформацию о температуре. 50Практически для нахождения отношения интенсивностей световых потоковцелесообразно вначале преобразоватькаждый сетовой поток в пропорциональный электрический сигнал и после этого определить величину отношения.Отличие устройства, реализующегопредлагаемый способ, состоит в том,что в него введены второй источниксвета, временной селектор, информа ционный вход которого через усилитель ЙОподключен к выходу Фотоприемника,исхема отношений, соединенная с регистратором, к двум входам которого черезинтеграторы подключены выходы временного селектора, соединенного двумя 45 управляющими входами с блоком питания источников света.Блок питания содержаит задающий генератор, выполненный в виде мультивибратора, один выход которого подключен к первому источнику света и к одному иэ управляющих входов временного селектора, а второй выход подключен ко второму источнику света и второму управляющему входу временного селектора.Устройство содержит источники света 1 и 2 с,общим блоком 3 питания,два волоконных световода 4 и 5, термочувствительный элемент б, отражатель 7, фотоприемник 8, усилитель 9, временной селектор 10, интеграторы 11 . и 12, схему 13 отношений и регистратор 14.Генератор импульсов вырабатывает импульсы таким образом, что каждый нечетный (условно) импульс создается на выходе 1 и возбуждает источник монохроматического света 1 с длиной волны излучения А, . Каждый четный импульс поступает на выход 2 и возбуждает источник монохроматического света 2 (опорный) с длиной волны излучения А . Эти же импульсы с выходов генератора (вых. 1 и вых 2) подаются на управляющие входы временного селектора 10 и открывают соответствующие выходы таким образом, что в момент свечения источника 1 света открывается выход на интегратор 11, а в момент свечения источника 2 света открывается выход на интегратор 12. Интеграторы сглаживают последовательности импульсов, на выходе образуется медленно меняющийся электрический сигнал, пропорциональный световому потоку, попадающему на фотоприемник В от источников света 1 и 2. Отношение таких сигналов дает неискаженную информацию о температуре, поэтому выходы интеграторов подключены к входам схемы 13 отношений, выход которой подсоединен непосредственно к регистратору 14.Выход интегратора 12, на который приходят импульсы, пропорциональные световому потоку, попавшему на фото- приемник 8 от опорного источника 2 света, может быть подключен к входу АРУ Усилителя 9 (связь показана на фиг, 2 пунктирной линией). В этом случае сигнал на выходе интегратора 12 будет поддерживаться на пос- тоянном уровне и схема отношений 13 может быть выполнена просто в виде согласующего каскада.Таким образом, исключение из результатов измерений погрешностей,связанных с наличием помех и нестабильностей в тракте передачи информации, приводит к повышению точностиизмерения,800705 Формула изобретения Л 10401/дписное 1. Способ измерения температуры, заключающийся в раэмещеиии полупроводникового термочувствительного элемента в исследуемой области, освеще нии его монохроматическим излучением с длиной волны, расположенной в области температурного смещения края полосы поглощения полупроводника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, полупроводниковый термочувствительйый элемент дополнительно освещают моно- хроматическим излучением с длиной волны, лежащей в области окна прозрачности полупроводника, а о величинетемпературы судят но отношению интенсивностей прошедших через полупроводник световых потоков2. устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее источник 20 света с блоком питания, световод,тер" мочувствительный элемент в виде полупроводниковой пластины, которая одной стороной прикреплена к торцу световода, а на другой ее стороне укреп- р 5 лен отражатель в виде зеркала или призмы, фотоприемник и регистратор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены второй источник света, временной селектор, информационный вход которого через усилитель подключен к выходу фотог;иемника, и схема отношений, соединенная с регистратором, к двум входам которого через интеграторы подключены выходы временного селектора, соединенного двумя управляющими входами с блоком питания источников света.З.устройство по п.2,о т л и ч а ющ е е с я тем,что блок питания содержит задающий генератор, выполненный в виде мультивибратора, один выход которого подключен к первому источнику света и к,одному иэ управляющих входов временного селектора, а второй выход подключен ко второму источнику света и второму управляющему входу временного селектора. Источники информации,принятые во внимание при экспертиз1. Авторское свидетельство СССР Р 243889, кл, С 01 К 11/12, 1968. 2. Авторское свидетельство СССР Р 574631, кл. 6 01 К 11/12, 22,07.75