Термоиндикатор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфвз Сфветскик Сфциалистическиа Реслублик(22) Заявлено 15. 02. 79 (21) 2749725/18-10с присоединением заявки Йо -(23) Г 3 риоритетОпубликовано 2802,81. Бюллетень Ио 8Датаопубликованияописанмя 28. 02. 81 5 М Кз О 01 К 11/12 Государственный комитет СССР по дмам изобретений н открмтнй(54) ТЕРМОИНДИКАТОР Изобретение относится к термомет. рии и может быть использовано для дистанционного измерения температуры объектов, работающих в труднодоступных условиях.Известны термоиндикаторы, которые при достижении определенной температуры изменяют свой вн-шний вид, в частности, цвет, прозрачность, форму ИИз известных термоиндикаторов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термоиндикатор, содержащий смесь органической жидкости и твердого порошкообразного ингредиента " измельченного стекла, причем твердым ингредиентом является особое стекло, жидким - раствор двух терпен-углеводородов. Термоиндикатор, являясь смесью двух разнородных материалов, представляет собой оптически неоднородную систему с присущей ей спектральной избирательностью для проходящего сквозь него белого света (2).При каждом значении температуры в пределах рабочего температурного диапазона термоиндикатор беспрепятственно пропускает свет лишь в узком спектральном интервале, рассеивая остальные составляющие прохо:дящего светового потока. При изменении температуры соответственноизменяется спектральный состав свободно проходящего света, что проявляется как изменение света термоиндикатора.30Недостатком известного термоиндикатора является низкая точность измерения температуры, вызванная низкой спектральной избирательностьюустройства, невозможность измеренияс высокой точностью температуры вдиапазоне 28-58 оС, нйзкая надежность,вследствии необходимости герметизации термоиндикатора.Цель изобретения - повышение точ 2 О ности измерения температуры в диапазоне 28-58 С.Поставленная цель достигается тем,что термоиндикатор содержит твердыйингредиент - оптическое стекло ЛК 4,измельченное до фракции 60-200 мкм ижидкий ингредиент М-ксилол в следующих соотношениях, вес.Ъ:Оптическое стекло маркиЛК 4 60-74ЗО у 4 - ксилол 26-40Ингредиенты термоиндикатора образуют физическую смесь. При этом химическии состав стекла ЛК 4 однозначно определяется его маркой.На чертеже представлена температурно-спектральная характеристика термоиндикатора, определяющая сме 5 щение его максимума пропускания света с длиной волны Лв в зависимости от температуры.Температурно-спектральная характеристика связывает свет термоиндикаторас температурой и определяется такими термооптическими параметрами ин 1 гредиентов,как и -показатель преломления, соответствующий длине волны Лв . При этом точность измерения температуры тем выше, чем контрастнее изменение цвета термоиндикатора В соответствии с изменением температуры.Термоиндикатор является оптически 20 неоднородной смесью. Ингредиенты смеси выбраны таким образом, что в рабочем температурном диапазоне они имеют близкие показатели преломления, но различные средние дисперсии йи 25 температурные коэффициенты показателей преломления. Рабочий температурный диапазон ьТ термоиндикатора охватывает температурный интервал, в пределах которого йр смещается в пределах видимой области спектра, и соответственно цвет вещества изменяется от красного до Фиолетового.Насыщенность и контрастность цве" та термоиндикатора определяется его рассеивающей способностью как оптически неоднородной смеси и характеризуется полосой пропускания П, измеряемой на уровне 0,5 его контура пропускания. Чем больше толщина слоя вещества Х, чем больше частиц твердогб ингредиента (оптических неоднородностей) встречается на пути луча и чем больше различие показателей преломления в окрестности длины волны Ар(чем больше отличаются дингредиентов), тем уже полоса пропускания, выше спектральная избирательность и тем соответственно контрастнее цвет термоиндикатора.При уменьшении размера частиц Ь твердого ингредиента П увеличивается,Однако при выборе д сталкиваются два противоречивых требования. С одной стороны, для того, чтобы предлагаемый термоиндикатор действительно выполнял функции светофильтра необходимо, чтобы на своем пути луч света встречал достаточно большое количество оптически неоднородных включений (рассеивание должно быть многократным) , с другой стороны, при ограниченной толщине слоя 2 это приводит к не" обходимости уменьшения размера частиц д , что, в свою очередь, приводит к ухудшению спектральной избирательности. Для того, чтобы не происходило существенного искажения температурного поля объекта и резкого понижения точности измерения, толщина термоиндикатора 2 не должна превышать 1 мм. При Х 41 мм размер частиц твердого ингредиента следует ограничить интервалом Ь = 60-200 мкм, в этом случае на своем пути луч света встречает не менее 5 частиц, и смесь является многократно рассеивающей системой. Исследования показаличто оптимальная спектральная избирательность соответствует случаю плотной упаковки частиц твердого ингредиента в термоиндикаторе, когда жидкий ингредиент заполняет лишь поры между частицами. Это соответствует оптимальному объемному соотношению д ингредиентов ( д - отношение суммарного объема твердого ингредиента к объему смеси).При А = 60 мкм оптимальная спектральная избирательность термоиндикатора наблюдается при весовом содерВвиду:различия д дисперсионныекривые и = Г (Л) ингредиентов имеютразную крутизну и ввиду.близости по- ЗОкаэателей преломления в интервале д Тграфики и = Г (Л) и и = Г (Л),соответствующие жидкому й твердомуингредиентам, пересекаются в некото-рой точке, для которой и ( Ао ); 35и( Ао), т.е. показателй преломленияИнгредиентов совпадают. Свет с длиной волны Л р беспрепятственно пропускается термоиндикатором. Для всехостальных длин волн ввиду того, что 40п ( А) Ф и ( Л. ), вещество ведет се=бя как оптически неоднородная рассеивающая система. Длина волны света Аодля которой термоиндикатор прозрачен, определяет его цвет.Термочувствительность термоиндикатора обусловлена различием темпера"турных коэффициентов показателей преломления ингредиентов, По величинебйР = ксилола более, чем на два .порядка превышает - - ъ стекла ЛК 4,.и температурным изменением и твердого ингредиента можно пренебречьпо сравнению с жидким. У,У 4 =ксилолап существенно изменяется с температурой. При повышении температуры дисперсионная кривая п 1 = Г ( А ) "опускается", а при понижении - "поднимается". В результате этого при изменении температуры изменяется длина ЬОволны Ар, которая соответствует точке ,пвресечения дисперсионных кривых п () и п( Л ) ингредиентов смесй и соответственно изменяется цвет вещества. б 5808877 формула изобретения 10 0 Составитель В. Голубеведактор П. Макаревич ТехредМ. Галинка Корректор горук Заказ 399/44 Тираж 918 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5ППП".Патент", г. ужгород, ул. Проектная фили жанни стекла ЛК 4, равном 60, ф "кси"лола - 26. Изменение Ь и д не сказываетсяна температурно-спектральной харак-ТЕристике термоиндикатора с = Г ( 17 5а отражается только на насыщенностйего цвета, т,е. на ширине,его полосыпропускания. При 2 г, 1 мм, Ла = 0,55 мкм термоиндикатор при Ь = 60 мкм имеет П 0 р 0495 мкма при Ь 200 мкм Е = 1 мм, Ло= 0,55 мкм имеет П = 0,0270 мкм,Термоиндикатор позволяет с высокой 15 точностью измерять температуру в интервале 28-58 оС. Использование одной жидкости в качестве жидкого ингредиента вместо раствора двух упрощает технологию изготовления термоинди" 2 О катара, повышает его надежность. Термоиндикатор, содержащий смесьорганической жидкости и твердого порошкообраэного ингредиента - измельченного стекла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения, точности измерения температуры в диапазоне 25 - 58 С, он содержит твердыйингредиент - оптическое стекло ЛЕЯ,измельченное до фракции 60 -.200 мкми жидкий ингредиент )д -ксилол в следующих количествах вес.Ъ:Оптическое стекло ЛК 4 60-74.М -ксилол 26-40Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Абрамович Б. Г. Термоиндикаторыи их применение. М;, фЭнергияф, 1972с. 9-14.2. Патент ВеликобританииР 1134027, кл, 6 1 О, онублик.20.11.68 (прототип).