ES2328071T3 - Aparato de medicion. - Google Patents
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Abstract
Aparato de medición que comprende: al menos un sensor (20) de temperatura puntual que tiene una punta y mide una temperatura de un objeto; un láser (10) que calienta la punta del sensor de temperatura puntual emitiendo un haz láser; un elemento (30) óptico que está situado entre el láser y el sensor de temperatura puntual; un dispositivo (60) de medición que detecta y mide una señal procedente del sensor de temperatura puntual; y un generador (40) de señal que suministra una señal de referencia; caracterizado porque el elemento óptico sirve para concentrar el haz láser sobre la punta del sensor de temperatura puntual.
Description
Aparato de medición.
La presente invención se refiere a un aparato de
medición, y más en particular, a un aparato de medición que puede
medir flujo, presión, velocidad y aceleración, además de propiedades
térmicas.
Recientemente, a medida que se han desarrollado
las nano y biotecnologías, es importante medir propiedades térmicas
de un volumen diminuto de una muestra. Además, puesto que el
material usado para las nano y biotecnologías es caro, una cantidad
del material necesario para medir las propiedades térmicas del mismo
es un factor importante.
Un método ideal de medición de propiedades
térmicas de un objeto que tiene un volumen diminuto emplea técnicas
de calentamiento puntual y detección puntual.
Un aparato de medición convencional que emplea
las técnicas de calentamiento puntual y detección puntual incluye
un vacuómetro de Peltier (véase la patente coreana n.º 0407815). El
vacuómetro de Peltier mide un coeficiente de conductividad térmica
de la periferia de un sensor de temperatura puntual que usa sólo un
sensor de temperatura puntual y mide un grado de vacío a partir del
coeficiente de conductividad térmica.
Sin embargo, cuando el calentamiento puntual se
realiza usando el efecto Peltier, puesto que las técnicas de
calentamiento y medición están basadas en la misma teoría tal como
un efecto termoeléctrico, los circuitos de calentamiento y medición
interfieren eléctricamente entre sí. Por consiguiente, es necesario
un circuito adicional para distinguir las señales medidas con
respecto al tiempo.
Además, es imposible medir las propiedades
térmicas en tiempo real extrayendo una señal de temperatura mientras
se calienta una punta del sensor de temperatura puntual mediante
una fuente de corriente alterna.
Se conocen microscopios termoeléctricos láser de
escaneado en general por el documento "Thermal conductivity
measurement and microscopy of thin film structures"
Borca-Tasciuc, T.; Chen, G.; Wang, D.; Wang, K.L.;
Thermoelectrics, 1997. Actas de ICT '97. XVI Conferencia
Internacional del 26 al 29 de agosto de 1997 pág(s):726 -
729.
La medición continua de la conductividad térmica
de fluidos se conoce por el documento WO 2004/048953.
Por consiguiente, la presente invención
proporciona un aparato de medición con una buena sensibilidad de
medición y un tamaño ultrapequeño que tiene una estructura sencilla
y mide una cantidad diminuta de una muestra o una parte específica
de un objeto.
La presente invención también proporciona un
aparato de medición que mide flujo, presión, velocidad y
aceleración, además de propiedades térmicas del objeto.
La presente invención proporciona un aparato de
medición con una buena sensibilidad de medición y un tamaño
ultrapequeño que tiene una estructura sencilla y mide una cantidad
diminuta de una muestra o una parte específica de un objeto.
Por consiguiente, el aparato de medición puede
medir propiedades térmicas del objeto usando una cantidad diminuta
de una muestra.
Además, el aparato de medición puede emplear una
fuente de corriente continua o una fuente de corriente alterna. El
aparato de medición puede realizar medición en tiempo real si es
necesario.
Además, la sensibilidad de medición del aparato
de medición puede mejorarse en gran medida.
Además, la presente invención también
proporciona un aparato de medición que puede medir flujo, velocidad
y aceleración, además de propiedades térmicas del objeto.
Además, el aparato de medición puede medir la
aceleración del objeto en movimiento mientras se mueve junto con el
objeto en movimiento al que el aparato de medición está fijo.
La figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra un aparato de medición según una primera realización de la
presente invención.
La figura 2 es un diagrama esquemático que
ilustra componentes principales del aparato de medición de la
fi-
gura 1.
gura 1.
La figura 3 es un diagrama esquemático que
ilustra otro ejemplo modificado del aparato de medición de la
fi-
gura 1.
gura 1.
La figura 4 es un diagrama esquemático que
ilustra otro ejemplo modificado del aparato de medición de la
fi-
gura 1.
gura 1.
La figura 5 es un diagrama esquemático que
ilustra componentes principales de un aparato de medición según una
segunda realización de la presente invención.
La figura 6 es un diagrama esquemático que
ilustra otro ejemplo modificado del aparato de medición de la
fi-
gura 5.
gura 5.
La figura 7 es un diagrama esquemático que
ilustra componentes principales de un aparato de medición según una
tercera realización de la presente invención.
La figura 8 es un diagrama esquemático que
ilustra componentes principales de un aparato de medición según una
cuarta realización de la presente invención.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un aparato de medición según se expone en la
reivindicación 1.
En el aspecto anterior de la presente invención,
el elemento óptico puede incluir una lente óptica.
Además, el elemento óptico puede incluir una
fibra óptica.
Además, el haz láser puede guiarse hasta la
punta del sensor de temperatura puntual a través de la fibra
óptica.
Además, el objeto puede ser un fluido contenido
en un recipiente, la punta del sensor de temperatura puntual puede
insertarse en el objeto, y pueden medirse propiedades térmicas del
objeto calentando la punta del sensor de temperatura puntual
mediante el haz láser emitido desde el láser.
Además, el objeto puede ser un fluido opaco.
Además, el recipiente puede tener un lado
transparente.
Además, la punta del sensor de temperatura
puntual puede entrar en contacto con el lado transparente del
recipiente, y el lado opuesto al lado con el que entra en contacto
la punta del sensor de temperatura puntual puede irradiarse con el
haz láser.
Además, el objeto puede ser un sólido, la punta
del sensor de temperatura puntual puede entrar en contacto con una
superficie de una parte del objeto que va a medirse, y pueden
medirse las propiedades térmicas del objeto calentando la punta del
sensor de temperatura puntual mediante el haz láser emitido desde el
láser.
Además, el objeto puede ser un fluido en flujo,
la punta del sensor de temperatura puntual puede insertarse en el
objeto, y el flujo del objeto puede medirse calentando la punta del
sensor de temperatura puntual mediante el haz láser emitido desde
el láser.
Además, el al menos un sensor de temperatura
puntual puede incluir una pluralidad de sensores de temperatura
puntuales.
Además, el objeto puede ser un fluido aislado
que se mueve junto con el objeto en movimiento, las puntas de la
pluralidad de sensores de temperatura puntuales pueden insertarse en
el objeto, el haz láser emitido desde el láser puede calentar una
punta entre las puntas de los sensores de temperatura puntuales, y
puede medirse la aceleración del objeto en movimiento.
Además, puntas de la pluralidad de sensores de
temperatura puntuales pueden disponerse de manera secuencial a lo
largo de una dirección en la que va a medirse la aceleración del
objeto en movimiento.
Además, el haz láser puede calentar una punta
situada en la posición central entre las puntas de la pluralidad de
los sensores de temperatura puntuales.
Además, el número de los sensores de temperatura
puntuales puede ser tres.
Además, el aparato de medición puede incluir
adicionalmente un disipador térmico que tiene una punta.
Además, el objeto puede ser un fluido aislado
que se mueve junto con el objeto en movimiento. Las puntas de la
pluralidad de sensores de temperatura puntuales y el disipador
térmico pueden insertarse en el objeto. El haz láser emitido desde
el láser puede calentar la punta del disipador térmico, y puede
medirse la aceleración del objeto en movimiento.
Además, las puntas de la pluralidad de sensores
de temperatura puntuales y la punta del disipador térmico pueden
disponerse de manera secuencial a lo largo de la dirección en la que
va a medirse la aceleración del objeto en movimiento, y la punta
del disipador térmico puede situarse en la posición central de las
puntas de los sensores de temperatura puntuales.
Además, el aparato de medición puede incluir
adicionalmente un amplificador de señal que amplifica una señal
detectada por el sensor de temperatura puntual.
Además, el aparato de medición puede incluir
adicionalmente un modulador óptico que modula el haz láser emitido
desde el láser.
Además, puede usarse una fuente de corriente
alterna (CA) o una fuente de corriente continua (CC).
Un aparato de medición según una realización a
modo de ejemplo de la presente invención se describirá en detalle
en lo sucesivo en el presente documento con referencia a los dibujos
adjuntos. Como los expertos en la técnica reconocerán, las
realizaciones descritas pueden modificarse de diversos modos
diferentes, todos sin alejarse del espíritu o alcance de la
presente invención.
Además, números de referencia similares se
refieren a elementos similares a lo largo de toda la memoria
descriptiva. Los elementos se describen de manera representativa en
una primera realización de la presente invención. En una segunda
realización, se omitirá una descripción detallada de los elementos
en una segunda realización que son los mismos que los de la primera
realización de la presente invención.
Para describir de manera clara una realización
de la presente invención, se omiten partes no relacionadas con la
descripción. Los números de referencia similares se refieren a
elementos similares a lo largo de toda la memoria descriptiva.
La figura 1 ilustra un aparato de medición según
una primera realización de la presente invención.
Tal como se muestra en la figura 1, el aparato
de medición incluye un sensor 20 de temperatura puntual, un láser
10, un elemento 30 óptico, un dispositivo 60 de medición, y un
generador 40 de señal. El aparato de medición puede incluir
adicionalmente un modulador 70 óptico y un amplificador 50 de señal.
Un objeto T que va a medirse mediante el dispositivo de medición
puede formar parte de un fluido o un sólido que tiene un volumen
diminuto.
El sensor 20 de temperatura puntual incluye
diferentes clases de alambres metálicos. La unión obtenida uniendo
los diferentes alambres metálicos es la punta del sensor de
temperatura puntual. El sensor 20 de temperatura puntual mide el
cambio de temperatura insertando la punta del sensor 20 de
temperatura puntual en el objeto T o poniendo en contacto la punta
del mismo con la superficie del objeto T.
El láser 10 calienta la punta del sensor 20 de
temperatura puntual irradiando la punta con un haz láser. El
elemento 30 óptico concentra el haz láser emitido desde el láser 10
sobre una parte diminuta. Además, el modulador 70 óptico modula el
haz láser emitido desde el láser 10 de modo que el haz láser
modulado tiene características deseables. El haz láser emitido
desde el láser 10 se modula pasando a través del modulador 70 óptico
y se concentra sobre la punta del sensor 20 de temperatura puntual
pasando a través del elemento 30 óptico.
El modulador 70 óptico puede ser un modulador
óptico-acústico (AOM) y un interruptor óptico.
\newpage
La temperatura de la punta del sensor 20 de
temperatura puntual puede calcularse mediante la figura matemática
1 según lo siguiente:
donde a es un tamaño de la punta
del sensor 20 de temperatura puntual, C es el calor específico del
objeto T, Cs es el calor específico de la punta del sensor 20 de
temperatura puntual, c1 es la relación entre las conductividades
térmicas de la resistencia de contacto y el objeto, c2 es la
relación entre las capacidades térmicas del objeto T y la punta del
sensor 20 de temperatura puntual, h es la resistencia de contacto
entre el objeto T y la punta del sensor de temperatura puntual, k
es la conductividad térmica del objeto T, Ms es la masa de la punta
del sensor 20 de temperatura puntual, q es el flujo térmico, t es el
tiempo, u es una integración variable, \alpha es la difusividad
térmica de fluido, y \pi es la relación de la circunferencia de
un círculo respecto a su
diámetro.
Cuando el flujo térmico viene dado por el láser
10, puesto que la temperatura de la punta del sensor 20 de
temperatura puntual depende de la conductividad térmica del objeto
T, las propiedades térmicas del objeto T pueden medirse usando el
cambio de temperatura de la punta del sensor 20 de temperatura
puntual.
El dispositivo 60 de medición mide el cambio de
temperatura con respecto al tiempo detectando la señal procedente
del sensor 20 de temperatura puntual. Por consiguiente, pueden
obtenerse las propiedades térmicas del objeto T. El dispositivo 60
de medición puede ser un osciloscopio. El amplificador 50 de señal
amplifica la señal detectada por el sensor 20 de temperatura
puntual y transmite la señal amplificada al dispositivo 60 de
medición.
El generador 40 de señal suministra una señal de
referencia al modulador 70 óptico y el dispositivo 60 de medición.
El modulador 70 óptico controla el calentamiento de la punta del
sensor 20 de temperatura puntual ajustando la intensidad del haz
láser emitido según la señal de referencia procedente del generador
40 de señal. El dispositivo 60 de medición obtiene información a
partir de la señal detectada por el sensor 20 de temperatura
puntual según la señal de referencia del generador 40 de señal.
Aunque el aparato de medición de la figura 1
incluye el modulador 70 óptico, la presente invención no se limita
a la realización. Cuando el aparato de medición emplea un diodo
láser (LD) como el láser 10, que modula de manera independiente la
forma de onda del haz láser y emite el haz láser modulado, el
modulador 70 óptico puede omitirse. En este caso, el generador 40
de señal suministra la señal de referencia directamente al láser
10.
Como se describió anteriormente, el aparato de
medición emplea las técnicas de calentamiento puntual y detección
puntual usando el láser 10. Por consiguiente, las propiedades
térmicas del objeto T pueden medirse usando una cantidad diminuta
de una muestra. Además, el sensor 20 de temperatura puntual se
calienta mediante un método óptico. La temperatura del objeto se
mide a través del efecto termoeléctrico. Es decir, puesto que el
proceso de calentamiento y el proceso de medición están separados
entre sí, puede usarse una fuente de corriente continua o una
fuente de corriente alterna sin limitación, y puede realizarse
medición en tiempo real durante el proceso de calentamiento.
Además, puesto que el láser 10 se acciona de manera independiente
con el sensor 20 de temperatura puntual, la señal de accionamiento
del láser 10 y la señal detectada por el sensor 20 de temperatura
puntual no interfieren entre sí. Por lo tanto, la señal detectada
por el sensor 20 de temperatura puntual puede amplificarse hasta un
grado deseado. Por consiguiente, la sensibilidad de medición del
aparato de medición puede mejorarse en gran medida.
En referencia a las figuras 2 a 4, se describe
en detalle un método de medición de las propiedades térmicas del
objeto que usa el aparato de medición según la primera realización
de la presente invención. Cuando el objeto que va a medirse es un
fluido, se usa TF como símbolo de referencia del objeto. Cuando el
objeto que va a medirse es un sólido, se usa TS como símbolo de
referencia del objeto. Tal como se ilustra en las figuras 2 a 4,
según la primera realización de la presente invención, se usa una
lente 31 óptica como el elemento óptico.
La figura 2 ilustra un método de medición cuando
el objeto TF que va a medirse es un fluido transparente.
Tal como se ilustra en la figura 2, cuando el
objeto TF que va a medirse es un fluido transparente, el objeto se
contiene en un recipiente 81 y se mide. La punta del sensor 20 de
temperatura puntual se inserta en el objeto TF, y el haz láser
emitido desde el láser 10 irradia y calienta la punta del sensor 20
de temperatura puntual. En este momento, se miden las propiedades
térmicas del objeto TF midiendo el cambio de temperatura de la
punta del sensor 20 de temperatura puntual.
Tal como se describió anteriormente, las
propiedades térmicas del fluido que tiene un volumen diminuto puede
medirse de manera efectiva mediante las técnicas de calentamiento
puntual y detección puntual usando el láser 10.
La figura 3 ilustra un método de medición cuando
el objeto TF que va a medirse es un fluido opaco.
Tal como se ilustra en la figura 3, cuando el
objeto TF que va a medirse es un fluido opaco, el objeto se
contiene en un recipiente 81 que tiene un lado 85 transparente y se
mide. La punta del sensor 20 de temperatura puntual se calienta
poniendo en contacto la punta del sensor 20 de temperatura puntual
con el lado 85 transparente del recipiente 81 e irradiando el lado
opuesto al lado con el que la punta del sensor 20 de temperatura
puntual entra en contacto con el haz láser. Se miden las
propiedades térmicas del objeto TF midiendo el cambio de
temperatura de la punta del sensor 20 de temperatura puntual.
Puesto que el fluido opaco absorbe el haz láser,
cuando las propiedades térmicas del objeto se miden tal como se
ilustra en la figura 2, es difícil medir de manera precisa las
propiedades térmicas del objeto. Por lo tanto, tal como se ilustra
en la figura 3, el recipiente 81 tiene el lado 85 transparente con
el fin de transmitir el haz láser. Las propiedades térmicas del
objeto TF se miden de manera precisa poniendo en contacto la punta
del sensor 20 de temperatura puntual con el lado 85 transparente y
calentando la punta usando el haz láser.
Tal como se describió anteriormente, las
propiedades térmicas del fluido opaco que tiene un volumen diminuto
pueden medirse de manera efectiva mediante las técnicas de
calentamiento puntual y detección puntual usando el láser 10.
La figura 4 ilustra un método de medición cuando
el objeto TS que va a medirse es un sólido.
Tal como se ilustra en la figura 4, la punta del
sensor 20 de temperatura puntual entra en contacto con una parte
diminuta del objeto TS sólido que va a medirse. El haz láser emitido
desde el láser 10 calienta la punta del sensor 20 de temperatura
puntual. Las propiedades térmicas del objeto TS se miden midiendo el
cambio de temperatura de la punta del sensor 20 de temperatura
puntual.
Tal como se describió anteriormente, el aparato
de medición puede medir la distribución de propiedades térmicas en
la superficie del sólido con una precisión espacial que es
aproximadamente del tamaño de la punta del sensor 20 de temperatura
puntual. Por consiguiente, el aparato de medición puede usarse como
un microscopio de formación de imágenes térmico.
En referencia a las figuras 5 y 6, se describe
en detalle un método de medición de las propiedades térmicas del
objeto que usa el aparato de medición según la segunda realización
de la presente invención. Tal como se ilustra en las figuras 5 y 6,
el elemento 30 óptico según la segunda realización de la presente
invención incluye la lente 31 óptica y una fibra 32 óptica. Sin
embargo, la presente invención no se limita a la realización, y la
lente 31 óptica puede omitirse. Es decir, el haz láser emitido desde
el láser 10 puede transmitirse directamente a la fibra 32 óptica
sin pasar a través de la lente 31 óptica.
La figura 5 ilustra un método de medición cuando
el objeto TF que va a medirse es un fluido.
Tal como se ilustra en la figura 5, el objeto TF
fluido que va a medirse se contiene en el recipiente 81, y la punta
del sensor 20 de temperatura puntual se inserta en el objeto TF
contenido en el recipiente 81. Un extremo de la fibra 32 óptica
está situado próximo a la punta del sensor 20 de temperatura
puntual, y el otro extremo de la fibra 32 óptica se irradia con el
haz láser. El haz láser emitido desde el láser 10 se guía mediante
la fibra 32 óptica para calentar la punta del sensor 20 de
temperatura puntual. En este momento, se mide el cambio de
temperatura de la punta del sensor 20 de temperatura puntual, y se
miden las propiedades térmicas del objeto TF.
La punta del sensor 20 de temperatura puntual se
caliente de manera precisa mediante la estructura mencionada
anteriormente. Además, pueden medirse las propiedades térmicas
incluso en una zona que el haz láser casi no irradia. Es decir,
puede conseguirse un aparato de medición compacto con una estructura
sencilla y una alta precisión espacial que usa la fibra 32
óptica.
Además, incluso cuando el objeto TF que va a
medirse es un fluido opaco, las propiedades térmicas pueden medirse
de manera efectiva y precisa usando la fibra 32 óptica. La fibra 32
óptica ayuda al haz láser a alcanzar de manera precisa la punta del
sensor 20 de temperatura puntual sin interferencia debido al fluido
opaco. Es decir, puesto que el haz láser llega a la punta del
sensor 20 de temperatura puntual tras pasar a través de la fibra 32
óptica, se impide que el haz láser sea absorbido o dispersado debido
al fluido opaco.
La figura 6 ilustra un método de medición cuando
el objeto TS que va a medirse es un sólido.
Tal como se ilustra en la figura 6, la punta del
sensor 20 de temperatura puntual entra en contacto con una parte
diminuta del objeto TS sólido que va a medirse. Un extremo de la
fibra 32 óptica está situado próximo a la punta del sensor 20 de
temperatura puntual. El otro extremo de la fibra 32 óptica se
irradia con el haz láser emitido desde el láser 10. El haz láser
emitido desde el láser 10 se guía por la fibra óptica para calentar
la punta del sensor 20 de temperatura puntual. Las propiedades
térmicas del objeto TS se miden midiendo el cambio de temperatura
de la punta del sensor 20 de temperatura puntual.
La punta del sensor 20 de temperatura puntual se
calienta de manera precisa mediante la estructura mencionada
anteriormente. Además, pueden medirse las propiedades térmicas
incluso en una zona que el haz láser casi no irradia. Es decir,
puede conseguirse un aparato de medición compacto con una estructura
sencilla y una alta precisión espacial que usa la fibra 32
óptica.
En referencia a la figura 7, se describe en
detalle un método de medición del flujo del objeto TF fluido que
usa el aparato de medición según la tercera realización de la
presente invención. Tal como se ilustra en la figura 7, el objeto
TF según la tercera realización de la presente invención es un
fluido en flujo. Aunque la lente 31 óptica se usa como el elemento
30 óptico en la figura 7, la presente invención no se limita a la
realización. Por lo tanto, la fibra 32 óptica (mostrada en la figura
5) puede usarse como el elemento 30 óptico. De manera alternativa,
la fibra 32 óptica y la lente 31 óptica pueden usarse juntas como el
elemento 30 óptico.
La figura 7 ilustra un método para medir flujo
de fluido cuando el objeto TF que va a medirse es un fluido.
Tal como se ilustra en la figura 7, la punta del
sensor 20 de temperatura puntual se inserta en el fluido en flujo,
y el haz láser emitido desde el láser 10 calienta la punta del
sensor 20 de temperatura puntual. El flujo del objeto TF se mide
midiendo el cambio de temperatura de la punta del sensor 20 de
temperatura puntual.
Puesto que una cantidad del calor que se aplica
a la punta del sensor 20 de temperatura puntual y se descarga al
fluido está en función de la velocidad del fluido, el flujo y la
velocidad del fluido en flujo pueden medirse usando la cantidad de
calor.
Además, pueden obtenerse la velocidad y la
presión además del flujo del fluido en flujo usando el método
mencionado anteriormente.
En referencia a la figura 8, se describe en
detalle un método de medición de la aceleración de un objeto en
movimiento que usa el aparato de medición según la cuarta
realización de la presente invención. De manera específica, el
aparato de medición puede medir la aceleración del objeto mientras
se mueve junto con el objeto en movimiento al que el aparato de
medición está fijo. Aunque la lente 31 óptica se usa como el
elemento 30 óptico en la figura 8, la presente invención no se
limita a la realización. Por lo tanto, la fibra 32 óptica
(ilustrada en la figura 5) puede usarse como el elemento 30 óptico.
De manera alternativa, la fibra 32 óptica y la lente 31 óptica
pueden usarse juntas como el elemento 30 óptico.
La figura 8 ilustra un aparato de medición para
medir la aceleración del objeto en movimiento al que el aparato de
medición está fijo.
Tal como se ilustra en la figura 8, el aparato
de medición incluye la pluralidad de sensores 20 de temperatura
puntuales cada uno de los cuales tiene una punta, el láser 10 que
emite el haz láser hasta las puntas de la pluralidad de sensores 20
de temperatura puntuales, la lente 31 óptica que concentra el haz
láser emitido sobre la zona diminuta, y una unidad 90 de
almacenamiento que aísla y almacena el objeto TF fluido.
Las puntas de la pluralidad de sensores 20 de
temperatura puntuales se insertan en el objeto TF. A continuación,
la pluralidad de sensores 20 de temperatura puntuales se disponen de
manera secuencial a lo largo de la dirección en la que la
aceleración del objeto en movimiento va a medirse. El láser 10
calienta la punta situada en una posición central entre las puntas
de la pluralidad de sensores 20 de temperatura puntuales.
La aceleración del objeto en movimiento se mide
midiendo el cambio de temperatura de las puntas de los sensores 22
y 23 de temperatura puntuales próximos a la punta calentada del
sensor 21 de temperatura puntual.
Cuando las propiedades térmicas del objeto en
movimiento cambian debido a la aceleración, las temperaturas de las
puntas de los sensores 22 y 23 de temperatura puntuales próximos al
sensor 21 de temperatura puntual calentado cambian. Puesto que el
cambio de las propiedades térmicas está en función de la magnitud de
la aceleración, la aceleración del objeto en movimiento puede
medirse usando el cambio.
\newpage
En la figura 8, se ilustra un aparato de
medición que tiene tres sensores 20 de temperatura puntuales. Como
el número de los sensores 20 de temperatura puntuales se aumenta, la
sensibilidad de medición se mejora.
Además, cuando se mide la aceleración del objeto
en movimiento, la punta calentada por el láser no se limita a la
punta del sensor 20 de temperatura puntual. Es decir, la punta
calentada por el láser es una punta de un disipador térmico que
puede emitir calor absorbiendo el haz láser. En este caso, el
disipador térmico tiene que incluir la punta que es similar a la
del sensor 20 de temperatura puntual. Por lo tanto, el láser 10
calienta la punta del disipador térmico, y se mide el cambio de
temperatura de la punta del sensor 20 de temperatura puntual
situado próximo a la punta del disipador térmico, obteniendo de ese
modo la aceleración del objeto en movimiento.
El aparato de medición que tiene la estructura
mencionada anteriormente puede medir las propiedades térmicas del
objeto usando una cantidad diminuta de una muestra. Además, el
sensor 20 de temperatura puntual se calienta mediante un método
óptico y la temperatura del objeto se mide a través del efecto
termoeléctrico. Es decir, puesto que el proceso de calentamiento y
el proceso de medición están separados entre sí, la fuente de
corriente continua o una fuente de corriente alterna pueden estar
disponibles sin limitación, y puede realizarse la medición en
tiempo real durante el proceso de calentamiento. Además, puesto que
el láser 10 se acciona de manera independiente con el sensor 20 de
temperatura puntual, la señal de accionamiento del láser 10 y la
señal detectada por el sensor 20 de temperatura puntual no
interfieren entre sí. Por lo tanto, la señal detectada por el
sensor 20 de temperatura puntual puede amplificarse hasta un grado
deseado. Por consiguiente, la sensibilidad de medición del aparato
de medición puede mejorarse en gran medida.
Además, puesto que las características
termoeléctricas del fluido dependen del flujo, la velocidad, la
aceleración y la presión del fluido, pueden medirse el flujo, la
velocidad, la aceleración y la presión del fluido usando el aparato
de medición según una realización de la presente invención.
Además, el aparato de medición puede medir la
aceleración del objeto en movimiento mientras se mueve junto con el
objeto en movimiento al que el aparato de medición está fijo.
Claims (21)
1. Aparato de medición que comprende:
al menos un sensor (20) de temperatura puntual
que tiene una punta y mide una temperatura de un objeto;
un láser (10) que calienta la punta del sensor
de temperatura puntual emitiendo un haz láser;
un elemento (30) óptico que está situado entre
el láser y el sensor de temperatura puntual;
un dispositivo (60) de medición que detecta y
mide una señal procedente del sensor de temperatura puntual; y
un generador (40) de señal que suministra una
señal de referencia; caracterizado porque el elemento óptico
sirve para concentrar el haz láser sobre la punta del sensor de
temperatura puntual.
2. Aparato de medición según la reivindicación
1, en el que el elemento óptico comprende una lente óptica.
3. Aparato de medición según la reivindicación
1, en el que el elemento óptico comprende una fibra óptica.
4. Aparato de medición según la reivindicación
3, en el que el haz láser se guía hasta la punta del sensor de
temperatura puntual a través de la fibra óptica.
5. Aparato de medición según la reivindicación
1,
en el que el objeto es un fluido contenido en un
recipiente,
en el que la punta del sensor de temperatura
puntual se inserta en el objeto, y
en el que se miden propiedades térmicas del
objeto calentando la punta del sensor de temperatura puntual
mediante el haz láser emitido desde el láser.
6. Aparato de medición según la reivindicación
5, en el que el objeto es un fluido opaco.
7. Aparato de medición según la reivindicación
6, en el que el recipiente tiene un lado transparente.
8. Aparato de medición según la reivindicación
7,
en el que la punta del sensor de temperatura
puntual entra en contacto con el lado transparente del recipiente,
y
en el que el lado opuesto al lado con el que
entra en contacto la punta del sensor de temperatura puntual se
irradia con el haz láser.
9. Aparato de medición según la reivindicación
1,
en el que el objeto es un sólido,
en el que la punta del sensor de temperatura
puntual entra en contacto con una superficie de una parte del
objeto que va a medirse, y
en el que se miden las propiedades térmicas del
objeto calentando la punta del sensor de temperatura puntual
mediante el haz láser emitido desde el láser.
10. Aparato de medición según la reivindicación
1,
en el que el objeto es un fluido en flujo,
en el que la punta del sensor de temperatura
puntual se inserta en el objeto, y
en el que se mide flujo del objeto calentando la
punta del sensor de temperatura puntual mediante el haz láser
emitido desde el láser.
11. Aparato de medición según la reivindicación
1, en el que el al menos un sensor de temperatura puntual comprende
una pluralidad de sensores de temperatura puntuales.
12. Aparato de medición según la reivindicación
11,
en el que el objeto es un fluido aislado,
en el que el aparato de medición se fija a un
objeto en movimiento,
en el que puntas de la pluralidad de sensores de
temperatura puntuales se insertan en el objeto, y
en el que la aceleración del objeto en
movimiento se mide calentando una punta entre las puntas de los
sensores de temperatura puntuales mediante el haz láser emitido
desde el láser.
13. Aparato de medición según la reivindicación
12, en el que las puntas de la pluralidad de sensores de temperatura
puntuales se disponen de manera secuencial a lo largo de una
dirección en la que la aceleración del objeto en movimiento va a
medirse.
14. Aparato de medición según la reivindicación
13, en el que el haz láser calienta una punta situada en una
posición central entre las puntas de la pluralidad de los sensores
de temperatura puntuales.
15. Aparato de medición según la reivindicación
14, en el que el número de los sensores de temperatura puntuales es
tres.
16. Aparato de medición según la reivindicación
11, que comprende además un disipador térmico que tiene una
punta.
17. Aparato de medición según la reivindicación
16,
en el que el objeto es un fluido aislado,
en el que el aparato de medición se fija a un
objeto en movimiento,
en el que las puntas de la pluralidad de
sensores de temperatura puntuales y el disipador térmico se insertan
en el objeto, y
en el que la aceleración del objeto en
movimiento se mide calentando las puntas del disipador térmico
mediante el haz láser emitido desde el láser.
18. Aparato de medición según la reivindicación
17, en el que las puntas de la pluralidad de sensores de temperatura
puntuales y la punta del disipador térmico se disponen de manera
secuencial a lo largo de la dirección en la que la aceleración del
objeto en movimiento va a medirse, y la punta del disipador térmico
está situada en la posición central entre las puntas de los
sensores de temperatura puntuales.
19. Aparato de medición según la reivindicación
1, que comprende además un amplificador de señal que amplifica una
señal detectada por el sensor de temperatura puntual.
20. Aparato de medición según la reivindicación
1, que comprende además un modulador óptico que modula el haz láser
emitido desde el láser.
21. Aparato de medición según la reivindicación
1, en el que se usa una fuente de corriente alterna o una fuente de
corriente continua.
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