SU800705A1 - Способ измерени температуры иуСТРОйСТВО дл ЕгО ОСущЕСТВлЕНи - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к термометрии и предназначено, главным образом дл  дистанционного измерени  темпера туры объектов в услови х воздействи  сильных электромагнитных полей, например труднодоступных участков силовых трансформаторов, злектродвигателей и других электрических машин. Известен способ дистанционного из мерени  температуры, основанный на изменении цвета измер емого объекта Однако точность измерени  температуры таким способом невелика. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  способ измерени температуры, заключающийс  в размеще нии полупроводникового термочувствительного элемента в исследуемой обла ти, освещении его монохроматическим излучением с длиной волны, расположенной в области температурного смещени  кра  полосы поглощени  полупро водника. Способ основан на сдвиге кра  полосы поглощени  полупроводника в зависимости от температуры. Способ реализуетс  устройством, содержащим источник света с блоком литани , световод, термочувствительный элеьюнт в виде полупроводниковой пластины,- котора  одной стороной прикреплена к торцу световода, а на другой ее стороне укреплен отражатель в виде зеркала или призмы, фатоприемник и регистратор. Спектр излучени  монохроматического источника света, например светодиода, располагаетс  в непосредственной близкости от кра  полосы поглощени  полупроводника. При изменении температуры измен етс  коэффициент поглощени  на длине волны источника света следовательно ампли .туда сигналана выходе фотоприемникаГ2. Однако как данный способ, так и устройство дл  его реализации обладают существенными недостатками.Поскольку о величине температуры суд т по изменению интенсивности светового потока, а на величину этой интенсивности оказывает вли ние не только . спектральный сдвиг полосы поглощени  полупроводника, но и возникгиощие со временем дефекты термочувствительного элемента, точность при длительной работе оказываетс  недостаточной, так как градуировка возможна лищь один раз при монтаже датчика и весь последующий дрейф целиком входит в погрешность измерени .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  температуры.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что полупроводниковый термочувствительный элемент дополнительно освещают монохроматическим излучением с Илиной волны, лежащей в области окна прозрачности полупроводника, а о величине температуры суд т «по отношению интенсивностей прошедших через полупроводник световых потоков.

На фиг. 1 показана спектральна  характеристика коэффициента поглощени  в зависимости от длины волны X (сплошна  крива  соответствует некоторому значению температуры Т, , пунктир на  - Тд Т, ) на фиг. 2 блок-сх ема устройства .дл  реализации предлагаемого способа.

Световой поток, прошедший через термочувствительный элемент и тракт передачи информации и имеющий длину волны излучени  Л, , соответствующую краю полосы поглощени  полупроводника , пропорционален произведению f, (T)-F, (t,xj, где f, (Т) - светопропускание самого полупроводника как функци  температуры, F, (t,x,;) - светопропускание тракта передачи информации как (ункик  времени и различных помехf нестабильностей и т.д. Монохроматический световой поток, прошедший по тому же пути, но имеющий длину волны А. -i f лежащую в пределах окна прозрачности полупроводника, пропорционален произведению f j (Т) F {t,) где функции f и Fj аналогичны по физческому f, и Fj . Поскольку светопропускание самого полупроводника на длине волны Л практически не зависит от температуры, f (T)const. Длина волны излучени  Л выбираетс  в непосредственной близкости к краю полосы поглощени ., так что разница между Л, и Л невелика м функци  помехи F, практиГески совпадает с Fj , т.е. F, (t,X(; ) Fg (t,x ) . Отношение же световых потоков с длинами волн А и A.J пропорционально, следовате/.ьно, только f, (Т), т.е. дает неискаженную информацию о температуре.

Практически дл  нахождени  отношени  интенсивностей световых потоков целесообразно вначале преобразовать каждый сетовой поток в пропорциональный электрический сигнал и после этого определить величину отношени .

Отличие устройства, реализующего предлагаемый способ, состоит в том, что в него введены второй источник света, временной селектор, информа-ционный вход которого через усилитель подключен к выходу фотоприемника,и схема отношений, соединенна  с регистратором , к двум входам которого через интеграторы подключены выходы временного селектора, соединенного двум 

управл ющими входами с блоком питани  источников света.

Блок питани  содержаит задающий генератор , выполненный в виде мультивибратора , один выход которого подключен к первому источнику света и к одному из управл ющих входов временного селектора , а второй выход подключен ко второму источнику света и второму управл ющему входу временного селектора .

Устройство содержит источники света 1 и 2 с. общим блоком 3 питани ,два волоконных световода 4 и 5, термочувствительный элемент 6, отражатель 7, фотоприемник 8, усилитель 9, временной селектор 10, интеграторы 11 . и 12, схему 13 отношений и регистратор 14.

Генератор импульсов вырабатывает импульсы таким образом, что каждый нечетный (условно) импульс создаетс  на выходе 1 и Возбуждает источник монохроматического света 1 с длиной волны излучени  Л,. Каждый четный импульс поступает на выход 2 и возбуждает источник монохроматического света 2 (опорный) с длиной волны излучени  Л„. Эти же импульсы с выходов генератора (вых. 1 и вых.-, 2) подаютс  на управл ющие входы временного селектора 10 и открывают соответствующие выходил таким образом, что в момент свечени  источника 1 света открываетс  выход на интегратор 11, а в момент свечени  источника 2 света открываетс  выход на интегратор 12. Интеграторы сглаживают последовательности импульсов , на выходе образуетс  медленно мен ющийс  электрический сигнгш, пропорциональный световому потоку, попадающему на фотоприемник 8 от источников света 1 и 2. Отношение таких сигналов дает неискаженную информацию о температуре, поэтому выходы интеграторов подключены к входам схемы 13 отношений, выход которой подсоединен непосредственно к регистратору 14.

Выход интегратора 12, на который приход т импульсы, пропорциональные световому потоку, попавшему на фотоприемник 8 от опорного источника 2 света, может быть подключен к входу АРУ усилител  9 (св зь показана на фиг. 2 пунктирной линией). В этом случае сигнал на выходе интегратора 12 будет поддерживатьс  на посто нном уровне и схема отношений 13 может быть выполнена просто в виде согласующего каскада.

Таким образом, исключение из результатов измерений погрешностей, св занных с наличием помех и нестабильностей в тракте передачи информации , приводит к повышению точности измерени . Формула иэое ретени  1.Способ измерени  температуры, заключающийс  в размещении полупроводникового термочувствительного элемента в исследуемой области, освещении его монохроматическим излучением с длиной волны, расположенной в области температурного с лещени  кра  полосы поглощени  полупроводника, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , полупроводниковый термочувствительный элемент дополнительно освещеиот монохроматическим излучением с длиной йол ны, лежащей в области окна прозрачности полупроводника, а о величине температуры суд т по отношению интен сивностей прошедошх полупровод ник световых потоков. 2.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, содержащее источник света с блоком питани , световод,тер мочувствительный элемент в виде полупроводниковой пластины, котора  од ной стороной прикреплена к торцу све товода, а на другой ее стороне укреп лен отражатель в виде зеркала или призмы, фотоприемник и регистратор, отличающеес  тем, что в него введены второй источник света, временной селектор/ информационный вход которого усилитель подключен к выходу фотоп иемника, и схема отношений, соединенна  с регистратором , к двум входам которого через интеграторы подключены выходы временного селектора, соединенного двум  управл ющими входами с блоком питани  источников света. 3.Устройство по п.2,о тл и чающеес  тем, что блок питани  содержит задгиощий генератор, выполненный в виде мультивибратора, один выхол которого подключен к первому источнику света и к.одному из управл ющих входов временного селектора, а второй выход подключен ко второму источнику света и второму управл йщему входу временного селектора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе. 1.Авторское- свидетельство СССР 243889, кл. G 01 К 11/12, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР 574631, кл. G 01 К 11/12, 22.07.75 (прототип).

.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Способ измерения температуры, заключающийся в размещении полупроводникового термочувствительного элемента в исследуемой области, освещении его монохроматическим излучением с длиной волны, расположенной в области температурного смещения края полосы поглощения полупроводника, отличающийся тем, что, с |q целью повышения точности измерения, полупроводниковый термочувствительный элемент дополнительно освещают монохроматическим излучением с длиной полны, лежащей в области окна прозрачности полупроводника, а о величине температуры судят по отношению интенсивностей прошедших через полупроводник световых потоков.
2. 2. Устройство для осуществления способа по π. 1, содержащее источник 20 света с блоком питания, световод,термочувствительный элемент в виде полупроводниковой пластины, которая одной стороной прикреплена к торцу световода, а на другой ее стороне укреп- 25 лен отражатель в виде зеркала или призмы, фотоприемник и регистратор, отличающее ся тем, что в него введены второй источник света, временной селектор, информационный вход которого чер’ез усилитель подключен к выходу фотоприемника, и схема j отношений, соединенная с регистратором, к двум входам которого через интеграторы подключены выходы временного селектора, соединенного двумя управляющими входами с блоком питания источников света.
3. 3.Устройство поп.2,отличающ е е с я тем,что блок питания содержит задающий генератор, выполненный в виде мультивибратора, один выход ^/ которого подключен к первому источнику света и к.одному из управляющих входов временного селектора, а второй выход подключен ко второму источнику' света и второму управляющему входу временного селектора.