SU1631316A1 - Устройство для измерения тем'цературы нагретого тела - Google Patents

Description

Изобретение относится к термометрии, в частности к измерению температуры поверхности нагретого тела оптическими методами. Цель изобретения - повышение точности измереИзобретение относится к термометрии, в частности к измерению температуры поверхности нагретого тела оптическими методами и может быть использовано для контроля температуры в интегрально-оптических схемах и в вычислительной технике.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапазона измеряемых температур.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из источника 1 когерентного оптического излучения, колиматора 2, термочувствительной дифракционной решетки 3 с релаксирую2

ния и расширение диапазона измеряемых температур. С этой целью дифракционная решетка 3, нанесенная на поверхность нагретого тела, выполнена в виде отражающей подложки с тонким слоем вязкотекучего материала, на поверхности которого сформирован периодический рельеф. При температуре нагретого тела, большей чем температура растекания вязкотекучего материала, происходит растекание рельефа термочувствительной дифракционной температуры. Скорость изменения дифракционной эффективности является мерой температуры нагретого тела.Для регистрации скорости изменения дифракционной эффективности решетки 3 на выходе фотоприемника 5 устанавливаются блок логарифмирования 6 и дифференциатор 7. 1 ил.

ιщей вследствие плавления (растекания)

‘неоднородностью коэффициента пропускания (отражения), Фурье-объектива '4, фотоприемника 5, блока логарифмирования 6 и дифференциатора 7.

Термочувствительная дифракционная решетка 3 представляет собой отражающую подложку, на которую нанесен тон-р кий слой вязкотекучего материала со сформированным на его поверхности периодическим рельефом.

Устройство работает следующим

образом.

Световой пучок', сформированный

источником 1 когерентного оптического излучения и коллиматором 2, ос|.ν 9121291 "" η<5

.1631316

4'

вещает рельеф поверхности термочувствительной дифракционной решетки 3. Интенсивность светового пучка,дифрагированного на рельефной поверхности, $ регистрируют фотоприемником 5,помещенным в первый порядок дифракции в плоскости дифракции за Фурье-объективом 4. Для того, чтобы при температуре нагретого тела, меньшей тем- (θ пературы растекания вязкотекучего материала решетки фотоприемник регистрировал постоянное значение интенсивности светового пучка в первом порядке дифракции и не был чувстви- 15 телен к смещению дифракционного механизма, размеры его окна должны удовлетворять условию, приведенному в формуле изобретения,. При этом выходной сигнал дифференциатора 7 ра- 20 вен нулю.

Неоднородность коэффициента отражена в данном устройстве и обусловлена геометрическим рельефом на поверхности термочувствительной дифракцион- 25 ной решетки 3. При температуре нагретого тела большей, чем температура растекания вязкотекучего материала решетки, происходит растекание рельефа и изменение его глубины. Зависи- зо мость времени релаксации глубины рельефа от температуры определяется температурной зависимостью коэффициента вязкости и имеет экспоненциальный характер, присущий термоактивационным явлением перекоса. Вследствие изменения глубины рельефа фотоприемник 5, помещенный в первый порядок дифракции, регистрирует изменяющееся значение интенсивности диф- дд рагированного светового пучка. Для регистрации скорости изменения интенсивности светового пучка в первом порядке дифракции служит блок логарифмирования 6 и дифференциатор 7. 45

С выхода фотоприемника 5 сигнал,пропорциональный дифракционной эффективности решетки, поступает на вход блока логарифмирования 6, с его выхода сигнал, пропорциональный логарифму дифракционной эффективности, поступает на вход дифференциатора 7. Интересующая нас величина скорости изменения интенсивности светового пучка в первом порядке дифракции $$

пропорциональна напряжению, снимаемому с выхода дифференциатора 7.Температура определяется по соответствующей формуле.

Термопластическая дифракционная решетка для источника излучения на длине волны 0,63 (лазер ЛГ-79) представляет собой подложку в виде пленки из А1 толщиной 0,05 мм с нанесенным на нее тонким слоем (толщиной л/ 2|цп) сополимера поливинилкарбазола с 20% примесью 2,4,7-тринитрофлоуренона с коэффициентом преломления η = 1,5, на поверхности которого сформирован гормонический рельеф. Рельеф создавался впечатыванием на сополимер синусоидальной решетки 8Ζ контраста с линейной частотой N - 200 мм"⁴ с помощью лазерного резольвометра ИОЭФ-2М.

Использование устройства позволяет повысить точность измерения температуры и расширить диапазон измеряемых температур.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения температуры нагретого тела, содержащее источник когерентного оптического излучения, термочувствительную дифракционную решетку, находящуюся в контакте с поверхностью нагретого тела,фотоприемник, оптически связанный через дифракционную решетку с источником когерентного излучения, и блок обработки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых температур, оно дополнительно содержит последовательно соединенные блок логарифмирования и дифференциатор, через которые фотоприемник связан с блоком обработки, термочувствительная дифракционная решетка выполнена из вязкотекучего материала со сформированным периодическим рельефом по его поверхности и с температурой текучести Т_г материала меньше нижнего предела диапазона температур нагретого тела, толщина слоя материала дифракционной решетки выбрана порядка длины волны излучения источника излучения, а размеры а окна фотоприемника выбраны из условия

   1>а>Л1_т,

   где 1 - расстояние между дифракционными максимумами, создаваемыми дифракционной решеткой

   в плоскости окна фотоприем- .

   ника;

   1631316

   Δίτ - смещение дифракционных максимумов в плоскости окна фотоприемника в температурном диапазоне линейного температурного расширения материала дифракционной решетки.