Устройство для измерения температуры

тем ту по ком,тором к При основаов изм составл света п Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для локального измерения температуры с помощью термохромных индикаторов, и может .быть использова но при определении эффективности тер морегулирующих систем, при исследовании взаимного теплового влияния элементов электронных схем или при отыскании мест неисправностей.Известны устройства для измеренияпературы, представляющие собойбус, внутри которого расположенолупрозрачное зеркало, причем один конец турбуса снабжен фотоприемниа другой - термохромным индикана жидкокристаллической пленип работы таких устройствна свойстве жидких кристалнять коэффициент отраженияющих различных длин волни изменении температуры находящегося с ними в тепловом контакте объекта 11 ),Недостатком этих устройств является малая эффективность преобразования падающего светового потокана термохромный преобразовательвследствие потерь в оптической системе.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату10к предлагаемому является устройстводля измерения температуры, содержащее жгут оптических волокон, на одном конце которого установлен тер 15мохромный индикатор на жидкокристаллической пленке, а другой конецразделен на две группы - передающую,оптически связанную с источникомсвета, и приемную, оптически связанную с фотоприемником и регистрирующим блоком 2 1.Недостатком устройства являетсянизкая точность измерения, обуслов ленная тем, что свет, отраженный930023 3термохромным индикатором, в равнойстепени попадает в волокна как приемной, так и передающей группы,. врезультате чего на фотоприемник попадает лишь часть светового потока,несущего информацию о температуреобъекта.Цель изобретения - повышение точности измерения температуры,Эта цель достигается тем, что в 10устройство введен градиентный све товод, расположенный между термохромным индикатором и торцом жгутаоптических волокон, причем длинаградиентного световода выбрана равной 1/4 периода пространственныхпульсаций светового потока в световоде.На фиг.1 показана функциональнаясхема устройства для измерения температуры; на фиг, 2 - распространениелучей света в световоде при расположении волокон передающей группыпо центру его торца; на фиг, 3 - распространение лучей света в световоде при расположении волокон передающей группы по периферии его торца.Устройство для измерения температуры содержит жгут 1 оптических волокон, передающую группу 2 волокон,источник 3 света, приемную группу 4 .волокон, фотоприемник 5, термохром"ный индикатор 6, градиентный световод 7 регистрирующий блок 8,Устройство работает следующим образом. Термохромный индикатор 6 вводят в контакт с поверхностью объекта,температура которого подлежит измерению. Свет от источника 3 света, 40 пройдя по волокнам передающей груп.пы 2, попадает в градиентный световод 7, При длине отрезка градиентного световода 7 равной:1/4 периода пространственных пульсаций света в световоде, поток лучей света, прошед. ший через любую точку одного торца световода и ограниченный конусом с углом О, распределяется на противоположйом торце равномерно по плоОвхм щадке радиуса симметричноивотносительно оси световода, при этом. О,входной угол градиентного световода при текущей координате вдоль оси градиентного световода равной нулю, а Р - частота пространственных пульсаций световода,4На фиг.2 и 3 показано распространение лучей света в градиентном световоде 7 при разном расположении приемной 4 и передающей 2 групп волокон на торце жгута оптических волокон.Слой жидких кристаллов в каждой точке своей поверхности селективно рассеивает падающий на него поток света в определенном секторе углов О рцэр и поскольку он распо-, ложен на торце градиентного световода 7, весь рассеянный свет проходит через противоположный торец градиентного световода 7 в пределах радиу- са скс и полностью попадает вВрассприемную группу 4 оптических волокон, расположенную на этой площадке, При этом во избежание френелевских потерь материалы термохромного. индикатора 6 и волокон приемной группы 4 согласованы с материалом градиентного световода 7 по показателю преломленияпо(2-)тхи 2 дР где и и - показатели преломлениятермохромного индикато.ра и волокон приемнойгруппы соответственно;и - показатель преломленияона оси градиентного световода;д - относительное изменениепоказателя преломлениявдоль радиуса световода.Волокна приемной группы 4 подбираются по апертуре таким образом, чтобы обеспечить условия полного внутреннего отражения для лучей, попавших в волокна приемной группы 4, т.е."про- где Вл - апертурный угол волокна приемной группы;Йо - радиус освещенного участкатермохромного индикатора,При этом возможно расположение передающей группы 2 волокон как на периферии торца градиентного свето- вода 7, так и в центре, а приемной группы 4 соответственно в центре и на периферии. На фиг.3 показано распространение лучей света в градиентном световоде 7 при расположении волокон передающей группы 2 по периферии его торца, При этом радиус1 Во освещенного участка термохромного индикатора 6 определяется апертурой волокон передающей группы 2, которые, охватывают приемную группу 4 волокон кольцом и излучают свет в апертурном угле Опер, причемс 9 пр о ЬПри таком расположении волокон приемной 4 и передающей 2 групп, лучи света от передающей группы волокон попадают на поверхность термохромного индикатора не нормально, а .под различными углами у, лежащими в интервалед 9 с йцуа,где а - радиус градиентного световода.Так как длина волны селективного рассеивания жидких кристаллов зависит от угла падения освещенногоЭ потока света, то это приводит к расширению спектра селективчого рассеивания. Расширение спектра селективного рассеивания компенсируется соответствующим подбором термохромного индикатора или перестановкой местами волокон передающей 2 и приемной 4 групп (фиг.2). В этом случае свет, селективно рассеянный термохромным . индикатором, попадает как в волокна приемной 4, так и, частично, в волокна передающейфгруппы 2, причем отношение плотностей энергии счета, попавшего в приемную группу Тп и передающую группу 7,"пеР, определяется отношение площадей, занимаемых торцами волокон этих группир (с 1 0 пер)пегпГде а - радиус градиентного световода;К - радиус торца передающейпергруппы 2 волокон.Практически весь свет, рассеянный термохромным индикатором, попадает в волокна приемной группы 4. При этом значительно уменьшается диапазон углов падения лучей света на поверхность термохромного индикатора от передающей группы 2 волокон, поскольку радиус Во торца передающей группы 2 волокон должен быть намного меньше радиуса а градиентного световода 7.С приемной группы 4 оптических волокон свет направляется на чувствительный элемент фотоприемника 5.Спектральная характеристика света, селективно рассеянного слоем жидких кристаллов в термохромном индикаторе 6, определяется температурой исследуемого объекта. На выходе фотоприемника 5 возникает фототок, амплитуда которого зависит от спектральной характеристики света, освещающего фотоприемник, и, следовательно, от температуры исследуемого объекта. Электрический сигнал с фотоприемника 5 направляется в регистрирующии блок 8Использование градиентного свете- вода 7 в устройстве приводит к устранению ошибки измерения температуры, обусловленной неравномерностью теплового контакта поверхности термохромного индикатора с объектом исследования, так как световой поток, селективно рассеянный в каждой точке поверхности термохромного индикатора, равномерно распределяется по волокнам приемной группы, и, таким образом, неравномерность цвета по поверхности термохромного индиО катора усредняется. 1 О 15 зо Предложенная конструкция устройства для измерения температуры позволяет значительно повысить .точность измерения, что достигается путем значительного увеличения доли световой энергии, несущей информацию о температуре объекта, а также путем устранения ошибки, обусловленной ненормальным освещением поверхности термохромного индикатора. зо 35 40 формула изобретения 50 55 Устройство для измерения температуры, содержащее жгут оптических волокон, на одном конце которого установлен термохромный индикатор на жидкокристаллической пленке, а другой конец разделен на две группы передающую, оптически связанную с ис. точником света, и приемнуюоптически связанную с фотоприемником и регистрирующим блоком, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введен градиентный световод, расположенный между термохромным индикатором и торцом жгута оптических волокон, причем длина градиентного световода выбрана равной 1/4 периода930023 пространственных пульсаций светового потока в световоде.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Составитель М.Вабищевидактор Т, Кугрышева Техред М. Гвдгелье м е ектор А. Зака 883 Подписноенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб д 4/5 илиал ППП "Патент", г,ужгород, ул,Проектная, 4 51 ТиражВНИИПИ Государствпо делам изобр 13035, Москва, Ж8Патент ГАР Ю 100549,кл. 0 01 К 11/12, 19742. Патент США И 4016761,кл, С 01 К 11/12, 1977 (прототип).