RU2029929C1

RU2029929C1 - Digital thermometer

Info

Publication number: RU2029929C1
Application number: SU925057088A
Authority: RU
Inventors: Лемарк Михайлович Клюкин
Original assignee: Лемарк Михайлович Клюкин
Priority date: 1992-07-29
Filing date: 1992-07-29
Publication date: 1995-02-27

Abstract

FIELD: medical thermometers. SUBSTANCE: information on temperature measured in presented on two panels: low-temperature panel (from 34.0 to 37.8 C) and high-temperature panel (from 38 to 41.8 C). Employed in the invention is principle of control of coefficient of heat transfer from working member (pseudocapsullated liquid crystal of cholestoric type) to external medium. This control is effected either automatically or by operator. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области измерения температуры и может быть использовано для измерения температуры поверхности различного рода твердых тел в медицине, строительстве, дефектоскопии и др. The invention relates to the field of temperature measurement and can be used to measure the surface temperature of various kinds of solids in medicine, construction, flaw detection, etc.

Известны цифровые термометры, в том числе на жидких холестерических кристаллах или просветляющихся под действием температуры средах [1], имеющие то преимущество, что они просты, надежны и не требуют электрического питания, обеспечивая достаточную точность в измерениях. Digital thermometers are known, including on liquid cholesteric crystals or media bleached under the influence of temperature [1], which have the advantage that they are simple, reliable, and do not require electrical power, providing sufficient accuracy in measurements.

Однако точность и быстродействие этих термометров недостаточны для экспрессных исследований, когда необходимо оценить температурное поле диагностируемого объекта. Это происходит из-за того, что конструкция термометров не позволяет отключить рабочий элемент - жидкий холестерический кристалл или просветляющееся вещество от влияния внешней среды. Между исследуемой поверхностью и рабочим элементом термическое сопротивление сравнимо с аналогичным параметром для контакта рабочего элемента с внешней средой. However, the accuracy and speed of these thermometers are insufficient for rapid studies when it is necessary to evaluate the temperature field of the diagnosed object. This is due to the fact that the design of the thermometers does not allow disconnecting the working element - a liquid cholesteric crystal or a bleachable substance from the influence of the external environment. Between the investigated surface and the working element, the thermal resistance is comparable with the same parameter for the contact of the working element with the external environment.

В прототипе предлагаемого термометра - индикаторе [2] этот недостаток устраняется путем введения оптически непрозрачной изолирующей прокладки со щелевыми прорезями. В прототипе за счет увеличения теплового сопротивления между внешней средой и жидкокристаллическим рабочим элементом точность измерения возрастает, однако малая ширина указанных прорезей увеличивает эффективное сопротивление всего в два-три раза по сравнению со случаем, когда теплосопротивление обусловлено только за счет оптически непрозрачной изолирующей прокладки. In the prototype of the proposed thermometer - indicator [2], this drawback is eliminated by introducing an optically opaque insulating gasket with slotted slots. In the prototype, due to the increase in thermal resistance between the external environment and the liquid crystal working element, the measurement accuracy increases, however, the small width of these slots increases the effective resistance by only two to three times compared with the case when the thermal resistance is due only to an optically opaque insulating strip.

Целью изобретения является повышение точности измерения на три-четыре порядка путем соответствующего повышения теплового сопротивления между внешней средой и рабочим элементом термометра - температурочувствительным слоем. Это достигается введением воздушного зазора такой величины, при которой отсутствует возможность конвективного теплообмена, при этом цифры или другие необходимые символы формируются не с помощью теплоизолирующей прокладки, ухудшающей теплоизоляцию (как в прототипе), а вне этого зазора - над температурочувствительным слоем, под ним либо непосредственно на нем. The aim of the invention is to increase the measurement accuracy by three to four orders of magnitude by a corresponding increase in thermal resistance between the external environment and the working element of the thermometer, a temperature-sensitive layer. This is achieved by introducing an air gap of such a magnitude that convective heat exchange is not possible, while numbers or other necessary symbols are formed not with a heat-insulating strip that impairs thermal insulation (as in the prototype), but outside this gap - above the temperature-sensitive layer, underneath or directly On him.

На фиг. 1 показан внешний вид термометра; на фиг. 2 показана его боковая проекция; на фиг. 3-5 показаны варианты исполнения измерительной части термометра; на фиг. 6 показана схема расположения знаков, используемых при считывании показаний термометра. In FIG. 1 shows the appearance of a thermometer; in FIG. 2 shows its side projection; in FIG. 3-5 show the versions of the measuring part of the thermometer; in FIG. Figure 6 shows the arrangement of the signs used in reading the thermometer.

На фиг. 1-5 : 1 - измерительная часть термометра, 2 - рукоятка, 3 - линза, 4 - знаковый символ на температурочувствительном элементе, 5 - температурочувствительный элемент, 6 - символы, выполненные в линзе, 7 - защитный слой, 8 - символы, нанесенные на корпус, 9 - выступ, 10 - температурочувствительный слой, 11 - спейсер, 12 - зазор. In FIG. 1-5: 1 - measuring part of the thermometer, 2 - handle, 3 - lens, 4 - sign symbol on the temperature-sensitive element, 5 - temperature-sensitive element, 6 - symbols made in the lens, 7 - protective layer, 8 - symbols printed on case, 9 - protrusion, 10 - temperature-sensitive layer, 11 - spacer, 12 - gap.

Термометр состоит из двух частей: измерительной части 1, в которой размещены температурочувствительные элементы и рукоятки 2. В измерительной части дно термометра выполнено в виде тонкого слоя в одном цикле отливки с рукояткой 2, при этом для условия хорошего термического контакта с поверхностью, температура которой измеряется, толщина дна не должна превышать двух толщин температурочувствительного слоя. На стороне дна с внутренней части укладываются путем склеивания температурочувствительные элементы 5, каждый из которых имеет точно фиксированную температуру, при которой появляется оптически наблюдаемый фазовый переход (например, для холестерических жидких кристаллов переход в мезофазу с появлением цвета, для других веществ - плавление с появлением прозрачной фазы вместо непрозрачной) . В соответствии с температурой срабатывания каждого температурочувствительного элемента на этом элементе или над ним, или под ним располагаются цифры или символы 4, 6 или 8 соответственно. Над каждым температурочувствительным элементом имеется воздушный зазор 12, величиной 0,2 - 0,5 мм, образованный с помощью выступов 9, имеющихся на дне либо на линзе. Линза 3 устанавливается в измерительную часть и выполняет сразу функции линзы, герметизирующего элемента, защитного слоя, увеличивающего тепловое сопротивление от температурочувствительного элемента к внешней среде. The thermometer consists of two parts: the measuring part 1, in which the temperature-sensitive elements and the handles are placed 2. In the measuring part, the bottom of the thermometer is made in the form of a thin layer in one casting cycle with the handle 2, while for good thermal contact with the surface, the temperature of which is measured , the bottom thickness should not exceed two thicknesses of the temperature-sensitive layer. On the bottom side, temperature sensitive elements 5 are stacked by gluing, each of which has a precisely fixed temperature at which an optically observed phase transition appears (for example, for cholesteric liquid crystals, transition to the mesophase with the appearance of color, for other substances, melting with the appearance of a transparent phase instead of opaque). In accordance with the response temperature of each temperature-sensitive element on this element or above it, or below it are numbers or symbols 4, 6 or 8, respectively. Above each temperature-sensitive element there is an air gap 12, a size of 0.2 - 0.5 mm, formed using the protrusions 9, available on the bottom or on the lens. Lens 3 is installed in the measuring part and immediately performs the functions of a lens, a sealing element, a protective layer that increases the thermal resistance from the temperature-sensitive element to the external environment.

На фиг. 3 приведена конструкция термометра, в которой в качестве температурочувствительного элемента 5 используется псевдокапсулированный холестерический жидкий кристалл, на каждый элемент сверху нанесены цифры от 0 до 9, при этом с помощью дополнительных знаков, нанесенных на корпусе прибора, 2 и 3 считываются цифры от 20 до 39 соответственно (эти цифры соответствуют температурам оптической реакции элементов). In FIG. Figure 3 shows the design of the thermometer, in which a pseudo-encapsulated cholesteric liquid crystal is used as a temperature-sensitive element 5, numbers from 0 to 9 are printed on each element, while with the help of additional characters on the device’s body, numbers 2 and 3 are read from 20 to 39 respectively (these numbers correspond to the temperatures of the optical reaction of the elements).

На фиг. 4 приведена конструкция термометра, где такие же цифры нанесены на линзе 3 с ее внутренней стороны так, как показано на фиг. 6. In FIG. 4 shows the design of the thermometer, where the same numbers are printed on the lens 3 from its inner side as shown in FIG. 6.

На фиг. 5 приведена конструкция термометра, где в качестве температурочувствительного элемента используется смесь жирных кислот, плавящихся при указанных на фиг. 6 температурах. При этом цифры, нанесенные на дне под этими элементами, благодаря тому, что в изотропной фазе элементы становятся прозрачными, наблюдаются так, что показания не видны для элементов, температура плавления которых выше нагрева дна термометра. Герметичность элементов достигается путем их размещения в карманах, сформированных спейсером 11, в отверстия которого заливаются соответствующие смеси, герметизируемые затем защитным майларовым слоем 7. In FIG. 5 shows the design of the thermometer, where a mixture of fatty acids melting at those indicated in FIG. 6 temperatures. Moreover, the numbers printed on the bottom under these elements, due to the fact that in the isotropic phase the elements become transparent, are observed so that the readings are not visible for elements whose melting point is higher than the heating of the bottom of the thermometer. The tightness of the elements is achieved by placing them in pockets formed by the spacer 11, in the openings of which the corresponding mixtures are poured, then sealed with a protective mylar layer 7.

Погрешность предложенного термометра, как показали испытания, не превышает 0,1^оС, что вполне достаточно для применения такого термометра даже в медицинских целях.The error of the proposed thermometer, as shown by tests, does not exceed 0.1 ^° C, which is quite enough for the use of such a thermometer even for medical purposes.

Работа термометра заключается в изменении цвета одного из температурочувствительных элементов (или прозрачности) при прямом наблюдении через 2-4 с после приложения его к исследуемой поверхности. Наблюдение следует вести по нормали к измерительной части термометра. The operation of the thermometer consists in changing the color of one of the temperature-sensitive elements (or transparency) during direct observation 2-4 seconds after applying it to the surface under study. Observation should be conducted normal to the measuring part of the thermometer.

Claims

1. A DIGITAL THERMOMETER containing thermosensitive elements combined with digital elements or symbols with different phase transitions, located on a substrate of opaque material and insulated with a transparent transparent element mounted above them with the formation of sealed cavities, characterized in that the substrate is made of a thickness not exceeding two thicknesses of heat-sensitive elements, and sealed cavities are made over the entire surface of heat-sensitive elements.

2. The thermometer according to claim 1, characterized in that the protective transparent element is made in the form of a lens.

3. The thermometer according to claim 1, characterized in that the digital elements or symbols are applied to heat-sensitive elements made in the form of films of cholesteric liquid crystals.

4. The thermometer according to claim 1, characterized in that the digital elements or symbols are applied to the inner surface of the lens, and the heat-sensitive elements are made in the form of cholesteric liquid crystals.

5. The thermometer according to claim 1, characterized in that the digital elements or symbols are printed on the inner side of the substrate, and the thermosensitive elements are made on the basis of materials transparent at their melting temperature.