Термоиндикатор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик с присоединением заявки М -(23) Приоритет 6 01 К 11/12 Государствеиинй комитет СССР во делам иаобретеиий и открытийОпубликовано 150481 Бюллетень йо Дата опубликования описания 150481(54) ТЕРМОИНДИКАТОР остальные составляющие проходящегосветового потока. При изменении температуры соответственно изменяетсяспектральный состав свободно прошедшего света, что проявляется как изменение цвета термоиндикатора.Недостатком термоиндикатора является низкая точность измерения температуры, вызванная низкой спектральной избирательностью термоиндикатора, невозможность измерения с высокой точностью температуры в диапазоне 41-71 оС, низкая надежность.Цель изобретения - повышениеточности измерения температуры в диапазоне 41-7 1 С.Поставленная цель достигаетсятем, что термоиндикатор содержиттвердый ингредиент - оптическое стекло ЛК 4, измельченное до фракции 60200 мкм и жидкий ингредиент О -ксилолпри следующем .соотношении, вес,В:оптическое стекло марки ЛК 4 60-73;О-ксилол 27-40.Ингредиенты термоиндикатора образуют Физическую смесь. При этом химический состав стекла ЛК 4 однозначно определяется его маркой.На чертеже показана температурно- ЗО спектральная характеристика термоинИзобретение относится к термометрии и может быть использовано длядистанционного измерения температуры .объектов, работающих в трудно.доступных условиях.Известны термоиндикаторы, которыепри достижении определенной температуры изменяют свой внешний вид,в частности цвет, прозрачность, форму 11 .Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является тер-.моиндикатор, содержащий смесь органической жидкости и твердого порошкообразного ингредиента - измельченного стекла, причем твердым ингредиентом является особое стекло, жидким ингредиентом - раствор двух терпен-углеводородов 12,Этот термоиндикатор, являясь сме,сью двух разнородных материалов,представляет собой оптически неоднородную систему с присущей ей спектральной избирательностью для прохо"дящего сквозь нее белого света. Прикаждом значении температуры в преде. лах рабочего температурного диапазона термоиндикатора он беспрепятствен.но прог,; скает свет лишь в узкомспектра льном интервале, рассеиваяцвет вещества. Рабочий температурныйдиапазон ЬТ термоиндикатора охватывает температурный интервал, в пределах которОго До смещается в пределах видимой области спектра, и соответственно цвет вещества изменяется от красного до фиолетового. Насыщенность и контрастность цвета тер 60 дикатора, определяющая смещение егомаксимума пропускания йо в зависимости от температурыТемпературно-спектральная характеристика связывает цвет термоиндикатора с температурой и определяется такими .термооптическими параметрами ингредиентов, как п 0 - показатель преломления, соответствующийдлине волны й =589,3 нм,средняя дисперсия иопс,й - температурный коэффициент показателя преломления, соответствующий длине волны 3 О . При этом точность измерения температуры тем выше, чем контрастнее изменения цвета термоиндикатора в соответствии с изменением 15температуры.Термоиндикатор является оптически неоднородной смесью. Ингредиентысмеси выбраны таким образом, что врабочем температурном диапазоне АТ Щтермоиндикатора они имеют близкиепоказатели преломленияно различные средние дисперсии Й рс и температурные коэффициенты показателейпреломления д П П(Д. Ввиду различияЬ.с дисперсионные кривые п=й(ц ингредиентов имеют разную крутизну,и ввиду близости показателей преломления в интервале ДТ .графики п=й(й).и п)-=й(Я), соответствующие жидкомуи твердому ингредиентам, пересекаются в некоторой точке, для которойп (о 1 = пй о), т.е, показателипреломления ингредиентов совпадают.Свет с длиной волны Эбеспрепятственно пропускается веществом. Для 35всех остальных длин волн ввиду того,что П,) ( Х) ф П 2 ( 3термоиндикатор ведет себя как оптически неоднороднаясистема. Длина волны света о определяет цвет термоиндикатораТермочувствительность термоиндикатораобусловлена различием температурныхкоэффициентов показателей преломления ингредиентов. По величине 1 йр Я/-Оксилола более, чем на два порядка0превышаетЦПЯ(, стекла ЛК 4, и температурным йзменением п твердогоингредиента можно пренебречь по сравнению с жидким. У О -ксилола л,( существенно изменяется с температурой.При повышении температуры дисперсионная кривая й = 1 7) опускается, а при понижении - поднимается. В результате этого при изменении температуры изменяется длина волны 3 О, которая соответствует 55точке пересечения дисперсионных кривых О( д) и П 1М ингредиентовсмеси, и соответственно изменяется моиндикатора определяется его рассеивающей способностью, как оптическинеоднородной смеси, и характеризуется полосой пропускания П, измеренной на уровне 0,5 его контура пропускания. Чем больше толщина слоя Е,чем больше частиц твердого ингредиента (оптических неоднородностей)встречается на пути луча и чем больше различие показателей преломленияв окрестности длины волны До (чембольше отличаются дингредиентов),тем уже полоса пропускания, вышеспектральная избирательность и темсоответственно контрастнее цвет термоиндикатора. Полоса пропускания Пзависит от размера частиц д твердого ингредиента. При уменьшенииразмера частиц Д твердого ингредиента П увеличивается. Однако привыборе Д сталкиваются два противоречивых требования. С одной стороны,для того, чтобы термоиндикатор действительно выполнял функции светоФильтра, необходимо, чтобы на своемпути луч света встречал достаточнобольшое количество неоднородных включений (рассеивание должно быть многократным), с другой стороны, приограниченной толщине слоя 2 это приводит к необходимости уменьшения размера частиц Ь , что в свою очередьприводит к ухудшению спектральнойизбирательности. Чтобы не происходило существенного искажения температурногб поля объекта, толщина термоиндикатора не должна превышать1 мм. При 261 мм размер частиц твердого ингредиента следует ограничитьинтервалами Д =60-200 мкм, в этом ,случае на своем пути луч света встречает не менее 5 частиц, и смесь является многократно рассеивающей системой. Оптимальная спектральная избирательность соответствует случаюплотной упаковки частиц твердогоингредиента в термоиндикаторе, когда жидкий ингредиент заполняет порымежду частицами. Это соответствуетоптимальному объемному соотношениюингредиентов (О - отношение суммарного объема твердого ингредиентак объему смеси). При уменьшении Дот 200 до 60 мкм 8 уменьшается отО, 51 до 0 36, При Ь = 60 мкм оптимальная спектральная избирательностьвещества наблюдается при весовомсодержании стекла ЛК 4., равном 60,О-ксилола 40, а при Д =200 мкм -при весовом содержании стекла ЛК 473, б -ксилола 27:, Изменение Д иЬ не сказывается на температурноспектральной характеристике термоиндикатора, а отражается только нанасыщенности его цвета, т.е, наширине полосы пропускания. При Е=821961 оо Ид 7 О 3 н Составитель В. Голубеведактор Л.Копецкая Техред А.Савка Корректо и Подписмитета СССРоткрытийская наб., д.4 е Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная Термоиндикатор позволяет с высокой точностью измерять температуру в интервале 41-71 ОС. Термоиндикатор прост в изготовлении, Использование одной жидкости в качестве жидкого ингредиента вместо раствора двух позволяет повысить надежность термоиндикатора. Формула изобретенияТермоиндикатор, содержащий смесь 10 органической жидкости и твердого порошкообразного ингредиента - измельченного стекла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точЗаказ 1799/63 Тираж 907 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рности измерения температуры в диапазоне 41-71 оС, термоиндикатор содержит твердый ингредиент - оптическоестекло ЛК 4, измельченное до фракции60-200 мкм и жидкий ингредиент 0-ксилол в следующих количествах, вес.Ъ:оптическое стекло ЛК 4 60-73; О -ксилол 27-40.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Абрамович Б.Г. Термоиндикаторыи их применение, М., фЭнергия,1972, с.9-14.2Патент ВеликобританииР 1134027,кл.С 1 О,опублик,21.11.68