способ регистрации достижения объектом порогового значения температуры

Формула изобретения

Способ регистрации достижения объектом порогового значения температуры, основанный на использовании принудительного растекания плавкой массы, выполненной из материала с заданной температурой плавления, отличающийся тем, что по направлению растекания плавкой массы размещают световод, при достижении порогового значения температуры механически воздействуют на световод, нарушая его целостность, по факту прерывания светового потока регистрируют достижение объектом порогового значения температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в системах дистанционного контроля и регулирования температуры.

Известен способ регистрации температуры, реализованный в устройстве (см. Термометр с оптическим волокном, заявка Франции N 2536535, МПК G 01 K 5/00 от 25.05.84), заключающийся в том, что на участке оптического волокна со специально нанесенным покрытием, который подвергается воздействию температуры, изменяется показатель преломления пропорционально изменению температуры, что приводит к изменению величины светового потока, попадающего от источника света к приемнику.

Недостатком способа является невозможность регистрации информации о достижении порогового значения температуры, воздействующей на объект, так как после снятия температурной нагрузки показатель преломления участка оптического волокна с покрытием, а следовательно, и величина светового потока, попадающего от источника света к приемнику, возвращается к исходному.

Известен способ регистрации температуры, реализованный в устройстве (см. Сигнализатор температуры, а.с. СССР N 1727000, МПК G 01 K 11/06 от 14.06.89, опубликовано в бюллетене "Изобретений" N 14 за 1992 г.), основанный на растекании плавкой массы, выполненной из материала с заданной температурой плавления, которая при достижении значения температуры плавления перемещается и перекрывает электроды, осуществляя замыкание электрической цепи, сигнализирующей о достижении объектом пороговой температуры.

Данное решение является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и взято в качестве прототипа.

Недостатком способа является ограниченная возможность применения на взрывоопасных и других объектах, где нежелательно наличие электрического потенциала.

Решаемой технической задачей предлагаемого изобретения является расширение области применения.

Технический результат достигается тем, что в способе регистрации достижения объектом порогового значения температуры, основанном на использовании принудительного растекания плавкой массы, выполненной из материала с заданной температурой плавления. Новым является то, что по направлению растекания плавкой массы размещают световод, при достижении порогового значения температуры механически воздействуют на световод, нарушая его целостность, по факту прерывания светового потока регистрируют достижение объектом порогового значения температуры.

Устройство, реализующее предложенный способ (см. чертеж), содержит разъемный металлический корпус 1 с внутренней полостью, в которой размещаются кварцевый волоконный световод 2 и плавкая масса 3, выполненная из материала с фиксированной температурой плавления, на которую опирается подпружиненный прерыватель 4, выполненный в виде ножа. На участке световода 5, находящегося внутри полости, с оптического волокна удалена защитная оболочка. Крепление к объекту измерений осуществляется с помощью винта или хомута.

Способ реализуется следующим образом.

В исходном (не нагретом) состоянии свет от источника оптического излучения (лампа накаливания, лазер, световод) через световод 2 попадает на приемник излучения (фотодиод). Источник и приемник на чертеже не показаны.

При нагреве, когда температура объекта становится равной температуре плавления плавкой массы 3, происходит ее фазовый переход из твердого состояния в жидкое. Прерыватель 4 под действием пружины, преодолевая сопротивление плавкой массы в жидкой фазе, перемещается и механически воздействует на световод 2, тем самым нарушая его целостность, и необратимо перекрывает световой поток от источника к приемнику, что информирует о срабатывании и указывает на достижение объектом порогового значения температуры.

В качестве плавкой массы для примера практического применения использовались сплавы индия, цинка, висмута, кадмия, олова, алюминия в разных пропорциях. В качестве световода использовался кварц-кварцевый волоконный световод с диаметром сердцевины 50 мкм.

Преимущества применения данного способа:

- использование оптических информационных каналов вместо электрических, позволяющих использование на взрывоопасных и других объектах, где нежелательно наличие электрического потенциала;

- помехозащищенность от внешних электромагнитных полей;

- расширение рабочего диапазона температур по сравнению с электрическим каналом опроса за счет использования кварц-кварцевых световодов с термостойким защитным покрытием, например алюминированных.

Были изготовлены макеты устройств, реализующие данный способ с плавкими массами до температуры 200^oC. По результатам испытаний относительная погрешность составляла 5-7%. При переходе на световоды с термостойким металлическим покрытием возможно расширение температурного диапазона до 1000^oC.