RU2247951C2

RU2247951C2 - Temperature gauge

Info

Publication number: RU2247951C2
Application number: RU2002117687/28A
Authority: RU
Inventors: О.А. Татжибаева (RU); О.А. Татжибаева; И.Г. Кирин (RU); И.Г. Кирин
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2005-03-10
Also published as: RU2002117687A

Abstract

FIELD: measuring engineering.

SUBSTANCE: temperature gauge has light guide connected with photodetector and recording unit, laser, semitransparent mirror interposed between the light guide and photodetector, and ceramic washers for heat insulation of the light guide.

EFFECT: expanded functional capabilities.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области оптоэлектронной измерительной техники и предназначено для измерения температур в областях с ионизирующим излучением.The invention relates to the field of optoelectronic measuring equipment and is intended for measuring temperatures in areas with ionizing radiation.

Известен датчик температуры для высокотемпературных измерений (Б.А.Красюк, О.Г.Семенов, А.Г.Шереметьев, В.А.Шестериков. Световодные датчики. М., Машиностроение, 1990 - 256 с., с.131), выбранный в качестве прототипа, содержащий световод, соединенный с фотоприемником и блоком регистрации.A known temperature sensor for high temperature measurements (B.A. Krasyuk, O. G. Semenov, A. G. Sheremetyev, V. A. Shesterikov. Light-guide sensors. M., Mechanical Engineering, 1990 - 256 S., S. 131), selected as a prototype, containing a light guide connected to a photodetector and a recording unit.

Недостатком данного устройства является то, что прибор не позволяет измерить температуру объекта, находящегося в области с ионизирующим излучением, т.к. участок световода, находящийся вне объекта, но в области с ионизирующим излучением, будет разрушаться. Это связано с тем, что под воздействием ионизирующего излучения в световоде образуются центры окраски, которые приводят к увеличению коэффициента затухания, т.е. в световоде возрастают оптические потери.The disadvantage of this device is that the device does not allow to measure the temperature of an object located in the area with ionizing radiation, because a portion of the fiber that is outside the object, but in the area with ionizing radiation, will be destroyed. This is due to the fact that color centers are formed in the fiber under the influence of ionizing radiation, which lead to an increase in the attenuation coefficient, i.e. optical losses increase in the fiber.

Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является расширение технологических возможностей датчика температуры.The technical result obtained from the use of the invention is the expansion of the technological capabilities of the temperature sensor.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном датчике температуры, содержащем световод и соединенные с ним фотоприемник и блок регистрации, дополнительно введены лазер, полупрозрачное зеркало, теплоизолирующие шайбы, причем полупрозрачное зеркало расположено между световодом и фотоприемником, а световод теплоизолирован керамическими шайбами.The specified technical result is achieved by the fact that in the known temperature sensor containing the optical fiber and a photodetector and a registration unit connected thereto, a laser, a translucent mirror, heat-insulating washers are additionally introduced, the translucent mirror being located between the optical fiber and the photodetector, and the optical fiber is insulated with ceramic washers.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена общая схема датчика.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General diagram of the sensor.

Датчик состоит из световода 1, полупрозрачного зеркала 2, фотоприемника 3, регистратора 4 и лазера 5, световод изолирован керамическими шайбами 6.The sensor consists of a fiber 1, a translucent mirror 2, a photodetector 3, a recorder 4 and a laser 5, the fiber is insulated with ceramic washers 6.

При отсутствии нагрева в области измерения в световоде не возникает теплового излучения, на входе блока регистрации сигнал отсутствует.If there is no heating in the measurement area, no thermal radiation occurs in the fiber, there is no signal at the input of the registration unit.

При нагреве в световоде возникает тепловое излучение, интенсивность которого определяется с помощью фотоприемника. Если ионизирующее излучение отсутствует, то световод пропускает излучение полностью. При воздействии радиации в световоде появляются F - центры (центры окраски), которые поглощают свет в определенной части спектра, в которой собственное поглощение материала отсутствует, поэтому появляется дополнительное затухание. Для защиты световода используется необратимое обесцвечивание центров окраски. Для этих целей через световод пропускается лазерное излучение. При стационарном воздействии лазерного излучения последнее является существенным фактором, способствующим восстановлению первоначального затухания. В этом случае через зеркало 2 на световод 1 направляется излучение лазера 5. Время обесцвечивания определяется температурой, до которой разогревается световод. При данной мощности разогрев будет меняться в зависимости от наличия изоляции. В целях уменьшения используемой для просветления мощности лазера на световодный температурный зонд наложено керамическое покрытие в виде шайб, т.к. керамика имеет низкий коэффициент теплопроводности (у изоляционного кирпича - 0.14 Вт/м°С) и устойчива к воздействию высоких температур в отличие от полимерных покрытий. Рассмотрим разогрев без изоляции и с изоляцией. Расчеты (Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977 г. - 344с.) показали, что при отсутствии изоляции световод со стеклянной сердцевиной и оболочкой диаметром 125 мкм и длиной 1 м при мощности излучения 10 Вт разогревается до температуры 670°С, при наложении изоляции из керамики толщиной 2 мм - до температуры 340°С.When heated, thermal radiation occurs in the fiber, the intensity of which is determined using a photodetector. If there is no ionizing radiation, then the fiber passes radiation completely. Under the influence of radiation, F - centers (color centers) appear in the fiber, which absorb light in a certain part of the spectrum, in which there is no intrinsic absorption of the material, therefore additional attenuation appears. To protect the fiber, irreversible discoloration of the color centers is used. For these purposes, laser radiation is transmitted through the fiber. With stationary exposure to laser radiation, the latter is an essential factor contributing to the restoration of the initial attenuation. In this case, the laser radiation 5 is directed through the mirror 2 to the fiber 1. The bleaching time is determined by the temperature to which the fiber is heated. At a given power, the heating will vary depending on the availability of insulation. In order to reduce the laser power used for antireflection, a ceramic coating in the form of washers was applied to the optical fiber temperature probe, because ceramics have a low coefficient of thermal conductivity (for insulating bricks - 0.14 W / m ° C) and are resistant to high temperatures, unlike polymer coatings. Consider heating without insulation and with insulation. Calculations (Mikheev MA, Mikheeva IM Basics of heat transfer. M .: Energia, 1977 - 344 p.) Showed that in the absence of insulation a fiber with a glass core and a cladding with a diameter of 125 μm and a length of 1 m with a radiation power 10 W is heated to a temperature of 670 ° C, while applying ceramic insulation 2 mm thick - to a temperature of 340 ° C.

Предложенное техническое решение дает возможность использовать датчик температуры в областях с ионизирующим излучением, т.к. при пропускании мощного лазерного излучения центры окраски, возникающие в световоде под действием радиации, уничтожаются, восстанавливается затухание, что ведет к расширению технологических возможностей датчика температуры.The proposed technical solution makes it possible to use a temperature sensor in areas with ionizing radiation, because when powerful laser radiation is transmitted, the color centers that appear in the fiber under the influence of radiation are destroyed, the attenuation is restored, which leads to the expansion of the technological capabilities of the temperature sensor.

Claims

The temperature sensor, consisting of a fiber connected to the photodetector and the registration unit, characterized in that it further comprises a laser, the radiation of which, when passed through the fiber, contributes to the irreversible discoloration of the color centers arising in the fiber under the influence of radiation, a translucent mirror located between the fiber and the photodetector, ceramic washers used to insulate the fiber.