SU402763A1

SU402763A1 - DEVICE FOR TEMPERATURE MEASUREMENT

Info

Publication number: SU402763A1
Application number: SU1686580A
Authority: SU
Inventors: В. А. Стыблик М. М. Черн кова Ю. Р. Войцехов
Priority date: 1971-08-09
Filing date: 1971-08-09
Publication date: 1973-10-19

Description

1one

Изобретение относитс к термометрии и может быть применено, например, при измерении температуры в узлах и устройствах радиоэлектронной аппаратуры, температуры вращающихс и труднодоступных деталей, дл измерени температуры газовых и жидких сред и т. д.The invention relates to thermometry and can be applied, for example, in measuring temperature in nodes and electronic equipment, temperature of rotating and hard-to-reach parts, for measuring the temperature of gaseous and liquid media, etc.

Известно устройство, содержащее источник света и термочувствительный элемент, выполненный на основе двух оптически неоднородных компонентов, показатели преломлени которых завис т от длины волны света, а температурные коэффициенты их показателей преломлени различны по знаку или величине , причем функции одного из компонентов вьшолн ют пластины из прозрачного 1материала с матированной поверхностью, с которыми находитс в оптическом контакте другой компонент . Принцип действи известного устройства основан на рассеивающем свойстве границы оптического контакта двух компонентов дл спектрального диапазона, в котором показатели преломлени обоих компонентов отличаютс между собой, и еепрозрачности дл света с длиной волны, при которой показатели преломлени обоих компонентов совпадают . Известное устройство характеризуетс относительно узким температурным рабочим диапазоном, в пределах которого оно мен ет цвет от красного до фиолетового. Так, например , устройства, дл измерени температуры, выполненные на основе жидкости и стекла, характеризуемые наибольшей чувствительностью к изменению температуры и в соответствии с этим обеспечивающие наибольшую точность измерени температуры, имеют рабочий температурный диапазон пор дка 30- 40°С. При необходимости исследовани объекта , температура которого измен етс в более широких пределах, приходитс использовать р д аналогичных датчиков с перекрывающимис рабочими температурными диапазонами . Целью изобретени вл етс расширениеA device is known that contains a light source and a temperature-sensitive element made on the basis of two optically inhomogeneous components, the refractive indices of which depend on the wavelength of light, and the temperature coefficients of their refractive indices are different in sign or magnitude, and the functions of one of the components make the plates from transparent 1 material with a frosted surface, with which another component is in optical contact. The principle of operation of the known device is based on the scattering property of the boundary of the optical contact of the two components for the spectral range in which the refractive indices of both components differ from each other, and its transparency for light with a wavelength at which the refractive indices of both components coincide. The prior art device has a relatively narrow operating temperature range, within which it changes color from red to purple. Thus, for example, temperature measuring devices made on the basis of a liquid and glass, characterized by the highest sensitivity to temperature change and, accordingly, providing the most accurate temperature measurement, have an operating temperature range of 30-40 ° C. If it is necessary to examine an object whose temperature varies over wider ranges, one must use a number of similar sensors with overlapping operating temperature ranges. The aim of the invention is to expand

рабочего температурного диапазона устройства дл измерени температуры. Эта цель достигаетс тем, что прозрачные ттластины, выполн ющие функции одного из компонентов устройства, вырезаны из двулучепреломл ющего кристалла параллельно его главной оптической оси, за которыми установлен пол ризатор с возможностью вращени .operating temperature range of the temperature measuring device. This goal is achieved by the fact that transparent plates, which function as one of the components of the device, are cut out of a birefringent crystal parallel to its main optical axis, behind which a polarizer is mounted with the possibility of rotation.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.The drawing schematically shows the proposed device.

Условные обозначени на чертеже: 1 - источник белого света; 2 - оптическа система, обеспечивающа коллинсарный световой пучок; 3 - пластины из двулучепреломл ющего кристалла; 4 - жидкость; 5 - пол ризатор.Legend on the drawing: 1 - white light source; 2 is an optical system providing a collinson light beam; 3 — plates of a birefringent crystal; 4 - liquid; 5 is a floor maker.

Двулучепреломл ющий кристалл, из которого вырезаны пластины 3, и жидкость 4 выбраны с близкими показател ми преломлени в нужном температурном диапазоне. Матирование поверхности кристаллических пластин 3 производитс путем обработки их абразивным порошком либо иными известными методами . Термочувствительный элемент устройства , выполненный на основе пластин и жидкости , освещаетс белым светом от источника света 1.A birefringent crystal from which the plates 3 were cut and the liquid 4 are selected with similar refractive indices in the desired temperature range. The matting of the surface of the crystal plates 3 is carried out by treating them with an abrasive powder or other known methods. The temperature-sensitive element of the device, made on the basis of plates and a liquid, is illuminated with white light from the light source 1.

Белый свет, проход через пластины 3 из двулучепреломл ющего кристалла, распадаетс на два ортогонально пол ризованных компонента (необыкновенный и обыкновенный лучи), распростран ющиес по кристаллу с различными показател ми преломлени «1 и «2. Разность между показател ми преломлени необыкновенного и обыкновенного луча дл различных двулучепреломл ющих кристаллов измен етс от тыс чных долей («1 - ,009, как, например, дл кварца) до дес тых долей (ni - «2 0,27, как, например , дл нитрата натри NaNOa). При этом показатели преломлени кристалла и жидкости завис т от длины волны, и температурный коэффициент их показателей преломлени отличаетс величиной (у жидкостей он на пор док больше, чем у кристаллов).White light, the passage through the plates 3 of a birefringent crystal, disintegrates into two orthogonally polarized components (extraordinary and ordinary rays) that propagate through the crystal with different refractive indices "1 and" 2. The difference between the refractive indices of the extraordinary and ordinary rays for different birefringent crystals varies from thousandths ("1 -, 009, as for example for quartz) to tenths (ni -" 2 0.27, as for example for sodium nitrate (NaNOa). At the same time, the refractive indices of the crystal and the liquid depend on the wavelength, and the temperature coefficient of their refractive indices differs in size (it is an order of magnitude greater in liquids than in crystals).

Кристалл и жидкость подбирают так, чтобы при некоторой температуре один из показателей преломлени кристалла (например, дл необыкновенного луча «i) совпал с показателем преломлени жидкости при некоторой длине волны спектра белого света. Дл света этой длины волны термочувствительный элемент вл етс однородной оптически прозрачной системой, и свет этой длины волны беспреп тственно проходит сквозь элемент. Дл Всего остального спектрального диапазона , в том числе дл необыкновенного луча П2, термочувствительный элемент вл етс оптически неоднородной рассеивающей средой (рассе ние имеет место на двух границах: матированна поверхность кристалла - жидкость). Этот свет рассеиваетс внутри термочувствительного элемента и сквозь него не проходит.The crystal and the liquid are selected so that at a certain temperature one of the refractive indices of the crystal (for example, for the extraordinary beam "i) coincides with the refractive index of the liquid at a certain wavelength of white light spectrum. For light of this wavelength, the thermosensitive element is a homogeneous optically transparent system, and the light of this wavelength freely passes through the element. For the rest of the spectral range, including for the extraordinary P2 beam, the temperature-sensitive element is an optically inhomogeneous scattering medium (scattering takes place at two boundaries: the frosted surface of the crystal is liquid). This light is scattered inside the temperature-sensitive element and does not pass through it.

Таким образом, цвет термочувствительного элемента определ етс длиной волны свободно проход щего через него света.Thus, the color of the temperature-sensitive element is determined by the wavelength of the light freely passing through it.

При изменении температуры измен етс длина волны, дл которой совпадают показатели преломлени кристалла (имеетс ввиду только обыкновенный луч) и жидкости. Сво:бодно через термочувствительный элемент проходит теперь овет другой длины волны. При этом соответственно измен етс цвет термочувствительного элемента от красного до фиолетового, проход через все цвета With a change in temperature, the wavelength varies, for which the refractive indices of the crystal (meaning only an ordinary beam) and the liquid coincide. Svo: biodo through a temperature-sensitive element now passes the tip of a different wavelength. This changes the color of the temperature-sensitive element from red to violet, the passage through all the colors

спектра. По изменению цвета термочувствительного элемента можно судить о температуре объекта, на котором он установлен. При дальнейшем изменении температуры (например , овышении) показатель преломлени жидкости продолжает уменьшатьс и начинает совпадать уже с показателем преломлени обыкновенного луча ni при некоторой длине волны. Свет этой длины волны свободно проходит через термочувствительный элемент и определ ет его цвет. При изменении температуры снова наблюдаетс изменение цвета термочувствительного элемента от красного до фиолетового.spectrum. By changing the color of the temperature-sensitive element, you can judge the temperature of the object on which it is installed. With a further change in temperature (e.g., overestimation), the refractive index of the liquid continues to decrease and begins to coincide with the refractive index of the ordinary ray ni at a certain wavelength. Light of this wavelength freely passes through the temperature-sensitive element and determines its color. With a change in temperature, a change in the color of the temperature sensitive element from red to violet is again observed.

Таким образом, устройству на основе двулучепреломл ющего кристалла соответствуют два температурных рабочих диапазона, в пределах которых термочувствительный элемент измен ет свой цвет во всем видимом спектральном диапазоне, в отличие от известного устройства, имеющего только один температурный диапазон.Thus, a device based on a birefringent crystal corresponds to two temperature operating ranges, within which the temperature-sensitive element changes its color over the entire visible spectral range, in contrast to the known device having only one temperature range.

При соответствующем выборе типа двулучепреломл ющего кристалла (разности «1 - fiz) 1-й и 2-й рабочие диапазоны могут следовать один за другим как, например, в случае применени фтористого магни MgFa либо, если это необходимо, могут быть разделены некоторым температурным интервалом, как, например, при использовании пластин из кварца SiO2 и т. д.With an appropriate choice of birefringent crystal type (differences "1 - fiz), the 1st and 2nd operating ranges can follow one after the other as, for example, in the case of using magnesium fluoride MgFa or, if necessary, they can be separated by a certain temperature interval. , as, for example, when using plates of quartz SiO2, etc.

Распознание рабочих температурных диапазонов двухдиапазонного устройства может быть легко произведено с помощью пол ризатора 5, установленного на пути прошедшего через термочувствительный элемент света, так как необыкновенный и обыкновенный лучи , соответствующие разным диапазонам, пол ризованы ортогонально.The recognition of the working temperature ranges of a dual-band device can be easily made using a polarizer 5 installed on the path of light passing through a temperature-sensitive element, since the extraordinary and ordinary rays corresponding to different ranges are polarized orthogonal.

Переход с диапазона на диапазон производитс поворотом пол ризатора.The transition from range to range is made by turning the polarizer.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет расширить температурный рабочий диапазон устройства при сохранении его чувствительности .Thus, the proposed device allows the temperature range of the device to be expanded while maintaining its sensitivity.

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл измерени температуры, содержащее источник белого света и термочувствительный элемент, выполненный на основе прозрачных пластин с матированной поверхностью, в оптическом контакте с которыми находитс другой компонент, отличающеес тем, что, с целью расширени рабочего температурнего диапазона устройства, пластины вырезаны из двулучепреломл ющего кристалла параллельно его главной оптической оси, за которыми установлен пол ризатор с возможностью вращени .A device for measuring temperature, containing a white light source and a temperature-sensitive element made on the basis of transparent plates with a matted surface, in optical contact with which there is another component, characterized in that, in order to extend the operating temperature range of the device, the plates are cut from a birefringent crystal parallel to its main optical axis, behind which a polarizer is mounted for rotation.