Устройство для измерения температуры

 

и 173IÇI9

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.06.78 (21) 2624000, 18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (51) М. Кл. G 01К 11/00

Государственный комитет (53) УДК 536.53 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. С. Прищепов и Г. П. Гуринович (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики

АН Белорусской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области измерения температуры, в частности к измерению малых изменений температуры оптическими методами, основанными на изменении физических свойств веществ при их нагревании или охлаждении.

Из известных устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее чувствительный элемент, расположенный между источником плоскополяризованного света и фотоэлектрическим измерительным блоком (11.

В этом устройстве чувствительный элемент выполнен в виде одпоосного кристалла, вырезанного параллельно его оптической оси.

Однако это устройство обладает недостаточно высокой чувствительностью к изменению температуры.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен из поликристаллического раствора феофитпна А, помещенного в прозрачную кювету.

Действие устройства основано на изменении микроструктуры раствора при изменении температуры, что приводит к появлению линейного двулучепреломленпя в растворе и к повороту плоскости поляризации прошедшего раствор света на угол а. Устройство реагирует только на изменение температуры объекта.

5 Схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит источник плоскополярпзованного монохроматпческого света, образованный ксеноновой лампой 1, зеркалом 2, щелевой диафрагмой 3, монохроматором 4 и поляризатором 5, фотоэлектрический измерительный блок, состоящий из компенсатора 6, модулятора 7 (представляющие собой ячейки Фарадея), анализатора

8, фотоприемника 9, компенсационного усилителя 10 н рекордера с отсчетной шкалой

11, термостатируемуlc камеру 12, в которой установлен термочувствптельный элемент 13.

Устройство работает следующим образом.

Свет от лампы 1 отражается зеркалом 2, проходит через монохроматор 4, через поляризатор 5, а затем через компенсатор 6 и модулятор 7, попадая на чувствительный

2,-. элемент 13.

Поскольку кювета с раствором имеет конечный объем, то изменение температуры объекта, приводящее к нагреву (охлаждешно) соприкасающейся с нпм кюветы вы30 зывает появление в объеме раствора гра731319

НПО «Поиск» Заказ 760/17 Изд. № 299 Тираж 729 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 диента температуры. В результате этого возникают микропотоки, в которых происходит частичная ориентация микрокристаллов феофитина А, имеющих вытянутую (иглообразную) форму. Будучи по своим оптическим свойствам анизотропными, эти микрокристаллы после их частичной ориентации в микропотоках изменяют оптические свойства всего раствора. В частности, появляется сильное линейное двулучепреломление, зависящее от градиента температуры, которое вызывает поворот плоскости поляризации проходящего через раствор света. Величина угла поворота плоскости поляризации измеряется фотоэлектрической системой. Измерение угла поворота ведется в максимуме полосы поглощения применяемого раствора феофитина А (длина волны максимума равна б92 нм), что обеспечивается монохроматором 4.

Поворот плоскости поляризации фиксируется описанным устройством. Чем больше нагрев (охлаждение) объекта, тем сильнее микротечения в растворе (больше масса увлекаемых микропотоком кристалликов, больше скорость микротечений). Это приводит к усилению линейного двулучепреломления и к увеличению угла поворота плоскости поляризации линейнополяризованного света. Так как кювета имеет постоянную геометрическую форму, то один и тот же нагрев (охлаждение) приводит каждый раз к одинаковому градиенту температуры в объеме раствора феофитина А и к одинаковым микротечениям, что позволяет однозначно регистрировать малые изменения температуры объекта. Время релаксации термодатчика (время, необходимое для установления температуры равновесия в растворе для получения возможности последующих измерений) составляет 15 — 20 с.

Корректные измерения возможны в диапазоне изменений температуры объекта

10 — з — 9.10 †"С. Этот диапазон определяется с одной стороны тем, что изменение темпе4 ратуры объекта более чем на 10 — 2 С приводит к турбулентности микропотоков (к отклонению от ламинарности), что ведет к неоднозначности величины линейного двулу5 чепреломления и соответственно, измерения угла поворота плоскости поляризации света и с другой стороны тем, что 9 10 — "С вЂ” предельная чувствительность данного устройства.

10 Измерение малых температурных изменений можно проводить в диапазоне температур 3 — 37 С. Этот диапазон определяется тем, что ниже 3 С раствор феофитина А теряет свою прозрачность, а выше 37 С начи15 нается дезагрегация микрокристаллов феофитина А.

Чувствительность предлагаемого устройства 10-4 С, Она определяется массой, размерами и формой микрокристаллов в рас20 творе.

Зависимость угла а поворота плоскости поляризации от величины изменения темпе,ратуры нелинейная.

Выполнение в устройстве чувствительного

25 элемента из раствора феофитина А позволяет повысить чувствительность устройства и тем самым расширить сферу его применения.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее чувствительный элемент, расположенный между источником плоскополяризованного света и фотоэлектрическим измерительным блоком, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, в нем чувствительный элемент выполнен из поликристаллического раствора феофитина А, помещенного в проз40 р ачпую к1овету.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 499508, кл. G 01К 11/00, 08.08.73 (прото45 тип) .