Устройство для измерения температуры

(19) 5 6 01 К 11/12 ОПИСАН ЗОБ ЕТЕН АТЕНТУ ермометрия объекто ктрическим напряж пользован ной чувств зона) сов светодиод вором 4, вы беля. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Одесский институт низкотемпературнойтехники и энергетики(56) Авторское свидетельство СССРМ 278166, кл. 6 01 К 11/12, 1970.Заявка Франции М 2213493,кл, 6 01 К 11/12, 1974,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Использование: тв,находящихся под эле еИзобретение относится к термометриии предназначено для теплового контроляобъектов, находящихся под электрическимнапряжением, работающих в электромагнитном поле в условиях повышенной пожаровзрывоопасности и т.д,Цель изобретения - расширение рабочего диапазона при контроле температурывысоковольтных объектов, а также в условиях воздействия СВЧ-полей,На фиг,1 - 3 схематически показаны примеры выполнения устройства; на фиг,2 - еготермометрическая характеристика,Устройство для измерения температурысодержит в качестве источника света светодиод 1 (источник света узкого спектральногосостава), соединенный с одножильным световодом 2, В качестве фотоприемника иснием, в условиях воздействия СВЧ-полей. Сущность: устройство содержит светорассеивающий термочувствительный элемент (ТЧЭ) в оболочке, соединенный со световодами, входной торец одного из которых связан с источником света, а выходной торец другого - с фотоприемником. ТЧЭ выполнен в виде оптически неоднородной структуры из смеси компонентов, прозрачных для излучения источника света, с разными показателями преломления, отличными друг от друга в пределах рабочего температурного диапазона для всего спектра излучения источника света, Оболочка ТЧЭ выполнена из материала, не отражающего излучение источника света. 2 ил. фотодиод 3, область спектральительности которого (И К-диапаадает со спектром излучения . Фотодиод соединен со светополненным из одножильного каМежду световодами 2 и 4 расположен термочувствительный элемент (ТЧЭ) 5, выполненный в виде оптически неоднородной структуры типа смеси компонентов 6 и 7, один из которых измельчен и равномерно распределен во втором компоненте 7. Смесь находится в оболочке 8, не отражающей (пропускающей либо поглощающей) световой поток источника 1.В варианте на фиг,2 использован световод 9 с разветвителем 2 и 4, На основание 10 ТЧЭ 5 нанесено покрытие, отражающеесветовой сигнал обратно в световод 9 и далее через ответвление 4 к фотоприемнику 3.В варианте на фиг.3 ТЧЭ 5 соединен содним световодом, одновременно направляющим к нему свет от источника 1 и выходной сигнал к фотоприемнику 3 с помощьюсветоделительного кубика 11 с полупрозрачным отражающим покрытием 12, Схемыпитания светодиода, фотодиода и электронной обработки выходного сигнала не показаны.При работе устройства свет источника 1направляется световодом 2 к ТЧЭ 5. Проходя сквозь структуру, составленную из компонент с неровными показателями 15преломления, он рассеивается. Угловаяапертура выходного пучка возрастает с увеличением разности показателей преломления компонент, которая изменяется всоответствии с температурой вследствие отличия температурных коэффициентов показателей преломления компонент. Выходнойсигнал ТЧЭ 5 воспринимается световодом 4в пределах его входной апертуры и передается к фотоприемнику 3. В соответствии с 25изменением температуры и сопутствующимему изменением апертуры выходного пучкаТЧЭ изменяются относительная часть его,передаваемая выходным световодом 4 к фотоприемнику 3, и выходной сигнал устройства,Приведенная на фиг,4 термометрическая характеристика соответствует устройству, выполненному на основе кремниевойоптоэлектронной пары: светодиода марки 35ЗЛ 107 А и фотодиода марки ФД 263, одножильных световодов типа КП с кварцевойжилой. диаметром 600 мкм. Термочувстви-тельный элемент 5 выполнен на основекремнийорганического каучука марки 40СКТФВ с показателем преломления 1,46,наполненного порошком кварцевого стеклафракции 40-10 мкм, при массовом соотношении наполнителя и связующего 1,5:1.Толщина оптически неоднородной структуры ТЧЭ 3 мм. Использование в качествеодного из компонентов термочувствительной структуры того же материала, из которого выполнена жила световода (кварц),обеспечивает непрерывность светового ка нала для проходящего сетевого потока, исключая паразитные потери на переотражение света границами термочувствительный элемент - световоды, что способствует повышению светосилы устройства.При соответствующем выборе источника света и фотоприемника устройство может работать в ультрафиолетовой, видимой либо инфракрасной спектральной области, При изменении температуры от 50 до 160 выходной сигнал устройства изменяется от 10 до 0,5 В. Ширина рабочего температурного диапазона устройства составляет 110 С, что в несколько раз больше, чем у известных устройств,Заявленное устройство без предварительного усиления выходного сигнала с фотодиода имеет чувствительность в среднем 100 мВ К", что более чем на 3 порядка превосходит такие широко распространенные термопреобразователи как термопары, Благодаря отсутствию гальванической связи с контролируемым объектом, обеспечивается безопасность теплового контроля объектов, работающих под электрическим напряжением, в СВЧ-полях.Формула изобретенияУстройство для измерения температуры, содержащее источник света и фотоприемник, связанные с входным и выходным торцами световодов, соединенных со свето- рассеивающим трмочувствительным элементом, размещенным в оболочке, выполненной из материала, не отражающего излучение источника света, и соосной со световодами,отл ича ю щееся тем, что, с целью расширения рабочего температурного диапазона при контроле температуры высоковольтных объектов, а также в условиях воздействия СВЧ-полей, термочувствительный элемент выполнен в виде оптически неоднородной структуры из смеси компонентов, прозрачных для излучения источника света, с разными показателями преломления, отличными друг от друга в пределах рабочего температурного диапазона для всего спектра излучения источника света.Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб 4/5