Устройство для измерения температуры

СОю Сювфтсйих Социалистических Республик(51)М. Кл. 6 01 К 11/12 Государственный комитет СССР по аслам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ низкой частоты, подаваемого на модулятор; на фиг. 2 б - электрический сигнал на выходе детектора для красного луча света; на фиг. 2 в - то же, для зеленого цвета; на фиг. 2 г - то же, если луч света фиолетовый.В схеме устройства показаны источник белого света 1, луч белого света 2, изооптический датчик 3, объект измерения 4, цветной луч от датчика 5, объектив б, полупрозрачное зеркало 7, поляризационный электрооптический модулятор с поляризаторами 8, 10 и электрооптическим модулятором 9, фотодетектор 11, генератор 12 низкочастотного пилообразного напряжения, усилитель 13, частотометр 14 с индика тором 15, глаз 16 наблюдателя.Устройство работает следующим образом.Включают источник белого света 1, луч 2 белого света падает на нзооптический датчик 3, установленный на объекте измерения 4. Так как датчик 3 состоит иэ неоднородной оптической смеси (изооптики), компоненты которой имеют скрещенные дисперсии показателя преломления, то в зависимости от температуры датчика последний пропускает только луч той длины волны,Изобретение относится к области теплофизических измерений.По основному авт. св. Р 253408 известно устройство для измерения температуры, содержащее изооптическнй датчик, выполненный в виде прозрачной кюветы, заполненной смесью оптически неоднородных веществ с зависящим от температуры показателем преломления, и источник белого света. Измерение температуры регистрируется по изменению цвета проходящего через датчик света Ц .Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная визуальной регистрацией цвета.Целью изобретения является повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения 20 температуры введены поляризационный электрооптический модулятор, подключенный к источнику пилообразного напряжения, детектор, установленный на выходе модулятора, и частотометр,подключенный к детектору.На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений в электронной схеме прибора; на фиг.2 а - эпюра пилообразного напряжения З 0для которой при данной температурепоказатели преломления совпадают.Таким образом, падающий белый луч2 отражается от датчика 3 как цветнойлуч 5, который через объектив 6 попадает на светоделитель 7 (например, полупрозрачное зеркало), которым раздрляется на два луча, один из них отражается от делителя (другой проходитсквозь зеркало и идет к глазу оператора), проходит поляризатор 8, которым поляризуется, далее проходит кристалл электроойтического модулятора,анализатор и попадает на фотодетектор 11, где преобразуется в электрический сигнал, который усиливаетсяусилителем-ограничителем и подаетсяна схему частотомера (например, схему конденсаторного частотометра),навыходе которого установлен стрелочный индикатор 15, находящийся в полезрения оператора. Последний устанавливает прибор таким образом, чтобыцветной луч 5 датчика находился насветоделителе 7.Узел модулятора работает следующим образом,Луч света, проходя поляризатор 8,поляризуется в определенном направлении. Поляризованный луч, входя вэлектрооптический кристалл, распадается на два, обыкновенный и необыкновенный, которые в силу разной скорости распространения в кристаллеприобретают определенную разностьфаз, в результате их интерференции навыходе образуется один луч, плоскостьполяризации которого задается естественной разностью фав в кристалле,Обычно анализатор скрещен с поляризатором 8 (а оси кристалла ориентированы под углом 45 о к оси поляризатора)и на выходе свет не проходит (т.е.сигнал погашен).При подаче напряжения на кристаллв силу электрооптического эффектаменяется разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучом в криста.ле и при достижении ею четвертидлины волны проходящего света последний на выходе имеет максимальную амплитуду. При дальнейшем повышении напряжения луч начнет гаснуть и при достижении полуволновой разности ходапогаснет совсем (так как на модуляторе в это время величина напряженийравна полуволновому)При дальнейшемувеличении (напряжение равно 3/4 волнового) свет снова имеет максимальную амплитуду и при дальнейшем увеличении разность хода достигнет целойволны (волновое напряжение), сноваполностью погаснет и т.д.Таким образом, при нарастании намодуляторе напряжения от 0 до волно- .вого интенсивность света на выходемодулятора два раза достигнет максимума и два раза минимума, т.е. частота света на выходе модулятора равначастоте питающего напряжения, умноженному на величину его напряжения,выраженного в полуволновчх напряжениях.Известно, что в связи с явлениемдисперсии электрооптического коэффициента в электрооптических кристаллах,он минимален для красных и максималендля фиолетовых лучей. Таким образом,если подавать на модулятор постоянное (например, пилообразное) напряжение (см., фиг. 2 а) с величиной, зна чительно превышающей полуволновое,то частота модуляции для красного луча будет (см. Фиг. 2 б) меньше, чемдля зеленого (см. Фиг. 2 в), и зеленого меньше, чем фиолетового (см., фиг. 5 2 г) .Таким образом, если сквозь модулятор, на который подано низкочастотноенапряжение, много больше полуволнового, пропускать цветной луч (т,е. лучот изооптического датчика), то егочастота будет зависеть от длины волны проходящего луча, т.е. от температуры датчика.В качестве электрооптическогокристалла можно использовать кристаллтанталата-ниобата калия, который имеет следующие полуволновые напряжения:для фиолетового света 1 =400 нм ж.20 В,для зеленого света=500 нм й 47 В,для красного света=670 нм в 71 В.40формула изобретенияУстройство для измерения темпера туры по авт. св. 9 253408, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности измерений, в неговведены поляризационный электрооптический модулятор, подключенный к ис О точнику пилообразного напряжения, детектор, установленный на выходе модулятора, и частотометр, подключенныйк детектору.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 253408, кл. 6 01 К 11/12, 1967853428 тавитель Ю.Андрияхред С. Мигунова ектор Ю.Макаренко Т едактор О.филиппо Подписи ФССйф де Патент", г, ужгород, ул. Проектная и каз 5621/14 Тираж 907ВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и откри113035 Москва 3-35, Раушская