[LT] Išradimas priklauso temperatūros matavimo įrenginių sričiai. Jis gali būti panaudotas sistemų valdymui optiškai per atstumą, panaudojant šviesos spindulį, kurio charakteristikos proporcingos temperatūros pokyčiui. Įrenginys leidžia išplėsti dinaminį diapozoną, padidinti funkcines galimybes ir matavimo tikslumą.@Jis susideda iš nuosekliai įjungto monochromatinės šviesos šaltinio, poliarizatoriaus,termiškai jautraus dvejopo lūžio kristalo, ketvirčio bangos plokštelės, analizatoriaus, dviejų fotoimtuvų, dviejų dviperiodinių lygintuvų, mažiausio signalo selektoriaus, mikroprocesoriaus.
[EN]
[0001] Išradimas priklauso temperatūros matavimo įrenginių sričiai ir gali būti panaudotas valdymui sistemų, kurios valdomos optiškai per atstumą, panaudojant šviesos spindulį, kurio charakteristikos priklauso nuo temperatūros.
[0002] Šiuo metu žinomas temperatūros matavimo įrenginys, kurį sudaro nuosekliai sujungtas šviesos šaltinis, du sukryžiuoti poliarizatoriai, tarp kurių patalpintas anizotropinis kristalas, ekranas su plyšiu ir fotoimtuvas ( buv. TSRS a. 1. Nr. 807079, G01K 11/ 12).
[0003] Trūkumas tas, kad reikalingas šviesos šaltinis, kurio gamybos technologija sudėtinga, o kristalo kokybei ir paruošimui statomi labai aukšti reikalavimai. Be to, šis įrenginys netinka dinaminiam režimui, nepatogus eksploatuoti ir automatizuoti.
[0004] Taip pat žinomas temperatūros matavimo įrenginys, turintis jautrų temperatūrai elementą, kurį sudaro keletas kietai sujungtų su skirtingais temperatūriniais plėtimosi koeficientais detalių, ir pjezooptinį keitiklį, kuris temperatūrinius įtempimus verčia elektriniais signalais ( buv. TSRS a. 1. Nr. 566150, G01K5/ 62).
[0005] Ši sistema sudėtinga ir turi mažą temperatūros matavimo tikslumą, nes sumuojasi mechaninės ir pjezooptinių sistemų paklaidos.
[0006] Artimiausias siūlomam išradimui pagal veikimo principą yra temperatūros matavimo įrenginys, kurį sudaro nuosekliai optiškai sujungti monochromatinės šviesos šaltinis, du sukryžiuoti poliarizatoriai ( poliarizatorius ir analizatorius), tarp kurių patalpintas dvejopo lūžio jautrus temperatūrai kristalas, fazių skirtumo kompensatorius, siaurajuostis filtras, matavimo prietaisas ( buv. TSRS a. 1. Nr. 821960, G01K 11/ 12).
[0007] Šio įrenginio trūkumas - siauras temperatūrinis dinaminis diapazonas ir mažas matavimo tikslumas. Tai gaunasi dėl to, kad išėjimo signalas, kurį registruoja matavimo prietaisas, yra sinusinė temperatūros pokyčio periodinė funkcija. Temperatūros pokytis nustatomas pagal kompensatoriaus pasukimo kampą, prie kurio dingsta išėjimo signalas. Dėl tos priežasties temperatūros pokyčio matavimo tikslumas taip pat yra sinusinė periodinė
[0008] funkcija, kurios argumentas yra kompensatoriaus pasukimo kampas. Tyrimais įvertinta, kad prototipo temperatūros pokyčio matavimo vidutinis tikslumas 10* 2 T, kur T - temperatūros pokytis, reikalaujantis kompensatoriaus pasukimo 360° kampu.
[0009] Kadangi temperatūros pokytis nustatomas operatoriui sukant kompensatorių ir sekant signalo matavimo prietaiso parodymus, tai įrenginys tampa nepatogus eksploatuoti, automatizuoti, o matavimo tikslumas dar priklauso ir nuo operatoriaus asmeninių savybių. Siūlomo išradimo tikslas dinaminio diapazono praplėtimas ir matavimo tikslumo padidinimas.
[0010] Tikslas pasiekiamas tuo, kad į dinaminį temperatūros matavimo įrenginį, susidedantį iš nuosekliai optiškai sujungtų monochromatinės šviesos šaltinio, poliarizatoriaus, dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalo, analizatoriaus ir fotoimtuvo, papildomai įjungta ketvirčio bangos ilgio plokštelė, antras fotoimtuvas, du dviperiodiniai lygintuvai, mažiausio
[0011] signalo selektorius ir mikroprocesorius. Ketvirčio bangos plokštelė patalpinta tarp analizatoriaus ir dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalo.
[0012] Antras fotoimtuvas pastatytas iš analizatoriaus išeinančio spindulio kelyje. Dviejų dviperiodinių lygintuvų įėjimai prijungti prie pirmo ir antro fotoimtuvų išėjimų, o išėjimai- prie įėjimo mažiausio signalo selektoriaus, prijungto prie mikroprocesoriaus.
[0013] Įjungus papildomus elementus į įrenginį selektoriaus išėjime gauname elektrinius signalus, kurių skaičius proporcingas matuojamo kristalo temperatūros pokyčiui. Tas leidžia pasiekti didelį tikslumą ir platų dinaminį diapazoną, nes temperatūros intervalą tarp dviejų impulsų galima parinkti norimo dydžio labai plačiame temperatūrų intervale ( 80- 800 K).
[0014] Išradimą iliustruoja brėžiniai, kur: Fig. 1 pavaizduota dinaminio temperatūros matavimo įrenginio struktūrinė schema; Fig. 2 - išėjimo įtampos signalų priklausomybė nuo temperatūros, kur kreivės a ir b vaizduoja fotoimtuvų išėjimų signalų atitinkamai Ui ir U2 temperatūrines priklausomybes, kreivės c ir d - dviperiodinių lygintuvų išėjimų signalų temperatūrines priklausomybes, kreivė e - selektoriaus išėjimo signalo temperatūrinę priklausomybę; Fig. 3 - mikroprocesoriaus apskaičiuota ir nubrėžta matavimo temperatūros priklausomybė nuo laiko.
[0015] Dinaminį temperatūros matavimo įrenginį sudaro optiškai nuosekliai sujungti monochromatinės šviesos šaltinis 1, poliarizatorius 2, dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalas 3, ketvirčio bangos plokštelė 4, analizatorius 5 ir pirmasis fotoimtuvas 6, antras fotoimtuvas 7, du dviperiodiniai lygintuvai 8, 9, mažiausio signalo selektorius 10 ir mikroprocesorius 11. Ketvirčio bangos plokštelė 4 patalpinta tarp analizatoriaus 5 ir dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalo 3, antras fotoimtuvas 7 patalpintas iš analizatoriaus 5 išeinančio spindulio kelyje, dviejų dviperiodinių lygintuvų 8 ir 9 įėjimai atitinkamai prijungti prie pirmo 6 ir antro 7 fotoimtuvų išėjimų, o išėjimai - prie mažiausio signalo selektoriaus 10, prijungto prie mikroprocesoriaus 11.
[0016] Šaltinio 1 monochromatinė šviesa praeina per poliarizatorių 2 ir tiesiškai poliarizuota patenka j dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalą 3 ( pvz. pagamintą iš anizotropinio stibio sulfido monokristalo). Poliarizuotos šviesos elektrinis vektorius Ė su x ir y koordinačių ašimis sudaro 45° kampą. Anizotropinio dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalo elektrinis vektorius Ė suskyla į du spindulius, kurių vektoriai Ėx ir Ey. Šie du spinduliai sklinda skirtingais greičiais vx ir vy. Todėl šių spindulių lūžių rodikliai atitinkamai yra nx ir ny. Šių lūžio rodiklių skirtumas yra An=ny- nx ir vadinamas dvejopu lūžiu.
[0017] Anizotropiniame dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalo du elektrinius vektorius Ėx ir Ey turi dvi koherentinės bangos, tarp kurių fazių skirtumas A ( p:
[0018]
[0019] U0 - maksimali Uj vertė
[0020] O šviesos spindulys, susidedantis iš dviejų komponenčių Ėx ir Ėy, praeina pro ketvirčio bangos plokštelę 4 ir analizatorių 5 ir patenka j fotoimtuvą 6, kurio išėjime sukuriamas signalas U2, kur
[0021] U0 - maksimali U2 vertė
[0022] k ! 2 fazinj kampą sukuria ketvirčio bangos plokštelė. ( 2) ir ( 3) lygtimi aprašyti signalai gaunami sukompensavus nuolatinės srovės komponentes fotoimtuvuose 6 ir 7.
[0023] Kintant aplinkos, kurioje patalpintas dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalas 3 temperatūrai, kinta dvejopas lūžis An.
[0024]
[0025] C ir Cn gali priklausyti arba nepriklausyti nuo temperatūros. Eksperimentiškai nustatyta, kad pvz. Sb2S3 kristalo C yra konstanta plačiame temperatūrų intervale ( 80- 800 K).
[0026]
[0027] Į mikroprocesoriaus 11 atmintį įvedama konstanta C, arba temperatūrinė priklausomybė C( AT). C ir C( AT) nustatomos eksperimentiškai arba parenkama iš literatūros.
[0028] Sb2S3 kristalo atveju An yra tiesinė temperatūros funkcija intervale 80-800 K. Kristalo c ašį orientuojant y ašies kryptimi, apšviečiant storio d=0. 2 mm kristalo" 3 plokštelę X=1 | im monochromatine šviesa, gaunama C=0. 2 rad/ K. Esant tokiai C, trikampio formos signalai į mikroprocesorių 11 patenka pakitus temperatūrai AT=2. 5 K. Mikroprocesorius 11 registruoja impulsų skaičių m ir impulsų padavimo laiką t. Rezultatų ( m, t) duomenų bankas, esantis mikroprocesoriuje 11, aproksimuojamas 9- os eilės polinomu, kurio koeficientai lieka mikroprocesoriaus 11 atmintyje. Mikroprocesorius 11 nubrėžia po aproksimacijos gautą polinomo AT( t) kreivę ir atideda eksperimentinius ( m, t) taškus ( Fig. 3). Žinant polinomo aproksimacijos koeficientus arba turint AT( t) grafiką, galima rasti AT bet kuriuo laiko momentu t.
[0029] Dinaminis temperatūros matavimo įrenginys matuoja T automatiškai su dideliu dinaminiu diapazonu su norimu tikslumu, kurio dydis priklauso nuo C pasirinkimo. Matavimų tikslumas, palyginus su prototipu, padidintas 10 kartų.
Dinaminis temperatūros matavimo įrenginys, susidedantis iš nuosekliai optiškai sujungtų monochromatinės šviesos šaltinio, poliarizatoriaus, dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalo, analizatoriaus ir fotoimtuvo, besiskiriantis tuo, kad įjungta ketvirčio bangos plokštelė, antras fotoimtuvas, du dviperiodiniai lygintuvai, mažiausio signaloselektorius ir mikroprocesorius, o ketvirčio bangos plokštelė patalpinta tarp analizatoriaus ir dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalo, antras fotoimtuvas patalpintas iš analizatoriaus išeinančio spindulio kelyje, dviejų dviperiodinių lygintuvų įėjimai prijungti prie pirmo ir antro fotoimtuvų išėjimų, o išėjimai prie įėjimo mažiausio signalo selektoriaus^ prijungto prie mikroprocesoriaus.
Dinaminis temperatūros matavimo įrenginys, susidedantis iš nuosekliai optiškai sujungtų monochromatinės šviesos šaltinio, poliarizatoriaus, dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalo, analizatoriaus ir fotoimtuvo, besiskiriantis tuo, kad įjungta ketvirčio bangos plokštelė, antras fotoimtuvas, du dviperiodiniai lygintuvai, mažiausio signaloselektorius ir mikroprocesorius, o ketvirčio bangos plokštelė patalpinta tarp analizatoriaus ir dvejopo lūžio jautraus temperatūrai kristalo, antras fotoimtuvas patalpintas iš analizatoriaus išeinančio spindulio kelyje, dviejų dviperiodinių lygintuvų įėjimai prijungti prie pirmo ir antro fotoimtuvų išėjimų, o išėjimai prie įėjimo mažiausio signalo selektoriaus^ prijungto prie mikroprocesoriaus.