SU930023A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относитс  к температурным измерени м, а именно к устройствам дл  локального измерени  температуры с помощью термохромных индикаторов, и может .быть использо но при определении эффективности те морегулирующих систем, при исследовании взаимного теплового вли ни  элементов, электронных схем или при отыскании мест неисправностей. Известны устройства дл  измерени температуры, представл ющие собой тубус, внутри которого расположено полупрозрачное зеркало, причем один конец турбуса снабжен фотоприемником , а другой - термохромным индика тором на жидкокристаллической пленке . Принцип работы таких устройств основан на свойстве жидких кристаллов измен ть коэффициент отражени  составл ющих различных длин волн света при изменении температуры наход щегос  с ними в тепловом контак те объекта р }. Недостатком этих устройств  вл етс  мала  эффективность преобразовани  падающего светового потока на термохромный преобразователь вследствие потерь в оптической системе .. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  температурь, содержа-. щее жгут оптических волокон, на одном конце которого установлен термохромный индикатор на жидкокристаллической пленке, а другой конец разделен на две группы - передающую, оптически св занную с источником света, и приемную, оптически св занную с фотоприемником и регистрирующим блоком . Недостатком устройства  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  тем, что свет, отраженный термохромным индикатором, в равной степени попадает в волокна как приемной , так и передающей группы, в результате чего на фотоприемник попадает лишь часть светового потока, несущего информацию о температуре объекта. Цель изобретени  - повышение точ ности измерени  температуры. Эта цель достигаетс  тем, что в ;стройство введен градиентный световод , расположенный между термохромным индикатором и торцом жгута оптических волокон, причем длина градиентного световода выбрана равной периода пространственных пульсаций светового потока в световоде . На фиг.1 показана функциональна  схема устройства дл  измерени  темп ратуры; на фиг. 2 - распространение лучей света в световоде при расположении волокон передающей группы по центру его торца; на фиг. 3 - ра пространение лучей света в световоде при расположении волокон передающей группы по периферии его торца. Устройство дл  измерени  температуры содержит жгут 1 оптических в локон, передающую группу 2 волокон, источник 3 света, приемную группу k волокон, фотоприемник 5 термохром ный индикатор 6, градиентный световод 7 регистрирующий блок 8. Устройство работает следующим об разом. Термохромный индикатор 6 ввод т контакт с поверхностью объекта, температура которого подлежит измерению . Свет от источника 3 света, пройд  по волокнам передающей группы 2, попадает в градиентный световод 7- При длине отрезка градиентного световода 7 равной1/4 период пространственных пульсаций света в световоде, поток лучей света, проше ший через любую точку одного торца световода и ограниченный конусом с углом . распредел етс  на противоположном торце равномерно по плоto UBX щадке радиуса -;,-, симметричной относительно оси световода, при 3tOM, Ugyвходной угол градиентного световода при текущей координате вдоль оси градиентного световода равной нулю, а Р- частота простра нственных пульсаций световода. На фиг.2 и 3 показано распространение лучей света в градиентном световоде 7 при разном расположении приемной t и передающей 2 групп волокон на торце жгута Ьптических волокон . Слой жидких кристаллов в каждой точке своей поверхности селективно рассеивает падающий на него поток света в определенном секторе углов брдср и, поскольку он расположен на торце градиентного световода 7, весь рассе нный свет проходит через противоположный торец градиентного световода 7 в пределах радиуса в pqcc 1 полностью попадает в приемную группу 4 оптических волокон , расположенную на этой площадке. При этом во избежание френелевских потерь материалы термохромиого. индикатора 6 и волокон приемной группы 4 согласованы с материалом градиентного световода 7 по показателю преломлени  Пв(2-Д) h Хг2 --пр показатели преломлени  « тхи%р термохромного индикатора и волокон приемной группы соответственно; п - показатель преломлени  на оси градиентного световода; fv - относительное изменение показател  преломлени  вдоль радиуса световода. Волокна приемной группы k подбираютс  по апертуре таким образом, чтобы обеспечить услови  полного внутреннего отражени  дл  лучей, попавших в волокна приемной группы , т.е. t пр о Р где Pjip- апертурный угол волокна приемной группы; Rp - радиус освещенного участка термохромного индикатора , При этом возможно расположение передающей группы 2 волокон как на периферии торца градиентного световода 7 так и в центре, а приемной группы k соответственно в центре и на периферии. На фиг.З показано распространение лучей света в градиентном световоде 7 при расположении волокон передающей группы 2 по периферии его торца. При этом радиус 5 IRg освещенного участка термохромно го индикатора 6 определ етс  аперт рой волокон передающей группы 2, которые охватывают приемную группу Ц волокон кольцом и излучают свет в апертурном угле впер причем R - - |i . При таком расположении волокон приемной k и передающей 2 групп, л чи света от передающей группы воло кон попадают на поверхность термохромного индикатора не нормально, а .под различными углами J-, лежащими в интервале дврасс tg-ar fia , где а - радиус градиентного световода . Так как длина волны селективного рассеивани  жидких кристаллов за висит от угла падени  освещенного потока света, тоЭто приводит к рас ширению спектра-селективного рассе ивани . Расширение спектра селектив ного рассеивани  компенсируетс  соответствующим подбором- термохромног индикатора или перестановкой местами волокон передающей 2 и приемной k групп (фиг.2). В этом случае свет селективно рассе нный термохромным индикатором, попадает как в волокна приемной, и, так и, частично, в волокна передающейгруппы 2, причем отношение плотностей энергии счета попавшего в приемную группу tpp и передающую группуT gp , определ етс  отношение площадей, занимаемых торцами волокон этих групп ГПР ()

перR-%p

где а - радиус градиентного световода;

радиус торца передающей

R

пег группы 2 волокон.

Практически весь свет, рассе нный термохромным индикатором, попадает в волокна приемной группы k. При этом значительно уменьшаетс  диапазон углов падени  лучей света на поверхность термохромного индикатора от передающей группы 2 волокон , поскольку радиус RQ торца передающей группы 2 волокон должен быть намного меньше радиуса а градиентно го световода 7С приемной группы оптических волокон свет направл етс  на чувствительный элемент фотоприемника 5Формула изобретени 

Устройство дл  измерени  температуры , содержащее жгут оптических волокон, на одном конце которого установлен термохромный индикатор на жидкокристаллической пленке, а другой конец разделен на две группы передающую , оптически св занную с источником света, и приемную;оптически св занную с фотоприемником и регистрирующим блоком, отличающее , с   тем, что, с целью повышени  точности измерени , в устройство введен градиентный световод, расположенный между термохромным индикатором и торцом жгута оптических волокон , причем длина градиентного световода выбрана равной 1/ периода Спектральна  характеристика света , селективно рассе нного слоем жидких кристаллов в термохромном индикаторе 6, определ етс  температурой исследуемого объекта. На выходе фотоприемника 5 возникает фототок, амплитуда которого зависит от спектральной характеристики света, освещающего фотоприемник, и, следовательно , от температуры исследуемого объекта. Электрический сигнал с фотоприемника 5 направл етс  в регистрирующий блок 8. Использование градиентного световода 7 в устройстве приводит к устранению ошибки измерени  температуры , обусловленной неравномерностью теплового контакта поверхности термохромного индикатора с объектом исследовани , так как световой поток , селективно рассе нный в каждой точке поверхности термохромного индикатора , равномерно распредел етс  по волокнам приемной группы, и, таким образом, неравномерность цвета по поверхности термохромного индикатора усредн етс . Предложенна  конструкци  устройства дл  измерени  температуры позвол ет значительно повысить «-точность измерени , что достигаетс  путем значительного увеличени  доли световой энергии, несущей информацию о температуре объекта, а также путем устранени  ошибки, обусловленной ненормальным освещением поверхности термохромного индикатора.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения температуры, содержащее жгут оптических 45 волокон, на одном конце которого установлен термохромный индикатор на жидкокристаллической пленке, а другой конец разделен на две группы передающую, оптически связанную с ис₅₀ точником света, и приемную^оптически связанную с фотоприемником и регистрирующим блоком, от личающе е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство вве₅₅ ден градиентный световод, расположенный между термохромным индикатором и торцом жгута оптических волокон, причем длина градиентного световода выбрана равной 1/4 периода 'пространственных пульсаций светового потока в световоде.