Устройство для измерения температуры

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 111917004(22) Заявлено 3011,79 (21) 28446 34/18-10 51 М. Кл.з 6 01 К 11/00 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель йков Институт физики твердого тела и полупро АН Белорусской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫИзобретение относится к темпера- .турным измерениям и может быть использовано для контроля температурыпри наличии в измеряемой областиНЧ-, ВЧ- или СВЧ-электромагнитныхполей.Известно устройство для измерения температуры, работа которого ос-.нована на использовании магнитооптического эффекта Керра. Температура объекта, измеряемая с помощью такого устройства, определяется вели- .чиной угла вращения плоскости поляризации света, отраженного от намаг-.ниченного материала магнитопровода,размещенного на контролируемом объ-.екте 1,Наличие в указанном устройствепроводящих и магнитных материаловделает его чувствительным к электро-.магнитным ВЧ-, СВЧ- и НЧ-полям и кпостоянному магнитному полю, чтоуменьшает точность измерейЪя,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является устройстводля измерения температуры, содержа.щее источник плоскополяризованногосвета, фотоэлектрический измерительный блок, состоящий из компенсатора,модулятора, анализатора и фотоприемника, и расположенный между источником света и измерительным блокомтермочувствительный элемент, выпол-.ненный из одноосного кристалла, вырезанного параллельно главной оптической оси с ориентацией главных наоправлений кристалла под углом 45 кплоскости поляризации падающего све 10та и главным направлениям компенсатора фотоэлектрического блока.Работа указанного устройства основана на использовании зависимостидвулучепреломпения одноосного кристалла от температуры.При прохождениичерез одноосный кристалл плоскополя-ризованный свет преобразуется в эллиптический поляризованный,Эллиптичность прошедшего через кристалл света,однозначно связанная с его температурой, измеряется компенсатором и преобразуется в электрический сигналфотоприемника (2,Недостатком данного устройства25 является необходимость точной ориентировки термочувствительного кристалла относительно осей компенсатора иисточника плоскополяризованного све.та, что усложняет измерение темпе 30 ратуры и значительно снижает точность65 измерения в условиях вибрации. При Изменении температуры объекта разница в тепловом расширении термочувствительного кристалла и элементов его крепления может привести к нарушению точной ориентировки кристалла, 5 что увеличивает погрешность измерения температуры.Кроме того, наличие двух подвижных элементов - компенсатора и анализатора, в измерительной системе усложняет устройство,Цель изобретения - повышение точности измерения в условиях электромагнитных полей и вибрации, а такжеувеличение чувствительности при одновременном упрощении конструкцииустройства,Указанная цель. достигается тем,что в устройстве для измерения температуры, содержащем источник плоскополяризованного света, монокристаллический термочувствительный элементи фотоэлектрический измерительныйблок, термочувствительный элементвыполнен из оптически активного кристалла дифосфида цинка или дифосфидакадмия.Оптическая активность кристалловдифосфида цинка ЕпР или дифосфидакадмия СЙР проявляется при прохождении света вдоль главной оптической оси кристалла и любые сдвигитермочувствительного элемента вокруг оси не влияют на угол поворотаплоскости поляризации проходящего 35света. Это упрощает юстировку устройства, повышает его устойчивостьк вибрациям и сдвигам, обусловленным, например разницей в термическом расширении деталей держателя . 40термочувствительного элемента,В данном устройстве свет, послепрохождения через термочувствительный кристалл, изменяет плоскостьсвоей. поляризации, но остается приэтом Плоскополяризованным, поэтомуотпадает необходимость в компенсаторе, преобразующем эллиптическиполяризованный свет в плоскополяризованный, что упрощает конструкцию устройства, уменьшает число подвижных деталей в нем и тем саьым повышает его надежность,При большом удельном сопротивлении10 Ом/см) термочувствительнаяпластина из ЕпР или СйР не будетнагреваться ВЧ- и СВЧ-полем, чтопозволяет использовать данное устройство для измерения температуры взоне действия этих полей,а отсутствие подводящих проводов делает его 60устойчивым к низкочастотным электромагнитным наводкам и тем самым позволяет использовать устройство дляизмерения температуры токоведущихчастей электрических машин. На чертеже приведена схема уст-ройства для измерения температуры.Устройство содержит источник:плоскополяризованного света 1, например лазер, термочувствительныйэлемент 2, представляющий собой расположенную в зоне измерения кристаллическую пластинку, оптическая активность которой изменяется с температурой и фоточувствительный измерительный блок, состоящий из анализатора 3 и фотоприемника 4.Работа устройства основана на.войстве оптически активных кристаллов 2 пР и СЙР менять свою оптическую активность с изменением температуры, причем зависимость вращательной способности плоскости поляризации от температуры является линейной. При прохождении плоскополя-ризоваыного света через термочувствительный элемент 2, расположения взоне изменения температуры, свет изменяет плоскость своей поляризациина некоторый угол Д относительнопервоначального азимута. Величинавращения плоскости поляризации связана с температурой термочувствительного элемента следующим соотношением;М=", + ТМ,где А - удельная оптическая активность вещества при ОСутолщина пластинки термочувствительного элемента;температурный коэффициентоптической активности;3 - температура, С,Угол поворота плоскости поляризации измеряется фотоэлектрическимблоком, проградуированным по температуре.Величинадиосфида цинка составляет 2,3 см 1 К для света волны600 нМ в температурном интервале300-700 К; величина р для дифосфидакадмия - 5.74 смК .для света сдлиной волны 612 нм в температурноминтервале 300-500 К. Температурныйдиапазон измерения, практически неограниченный в области низких температур, в области высоких температурограничен точкой испарения для СЙРи температурой 575 К для БпРз.г Выполнйие в данном устройстве термочувствительного элемента из оптически активных кристаллов позволяет использовать, изобретение при измерениях температуры с высокой точностью в условиях ВЧ-, СВЧ- и НЧ- ,электромагнитных полей и вибрации, для контроля температуры живых тканей при лечении опухолей СВЧ-прогревом, для измерений в объемах, где затруднен или нежелателен вывод электрических проводов, например, в вакуумных камерах.917004 формула изобретения Чувствительность предлагаемого устройства благодаря применению оптически активных кристаллов с большим термическим коэффициентом удельной оптической активности повышается до 1(Г" ь : Устройство для измерения температуры, содержащее источник плоско- поляризованного света, монокристаллический термочувствительный элемент и Фотоэлектрический измерительный блок, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерения в условиях электромагнитныхполей и вибрации, в нем термочувствительный элемент выполнен изфоптически активного кристалла дифосфидацинка или дифосфида кадмия. Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 608064, кл. 6 01 К 13/08, 1975.2. Авторское свидетельство СССР В 499508 кл. 0 01 К 11/00, 1973,каз 1875/60 исное 113 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проект НИИПИ Гос по делам Москва, Жаж 883 По арственного комитета СС эобретений и открытийРаушская наб д. 4/5