ТЕРМОКОМПЕНСАТОР ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к геофизике, а именно к конструированию аппаратуры для проведения точных измерений вариаций атмосферного давления.
Оптические измерители давления, основанные на лазерно-интерференционных методах измерений, играют важную роль в геофизике, так как позволяют измерять атмосферное давление в широкой полосе частот с высокой точностью, при этом такие измерители отличаются очень высокой чувствительностью и динамический диапазон таких измерителей практически не имеет ограничения сверху, например, п. США №5319978, п. США №5386729, п. РФ №2113697. Однако зависимость показаний оптических датчиков от температуры значительно снижает точность измеренного давления и требует наличия дополнительных устройств термостабилизации.
Известно использование в оптическом измерителе давления, выполненном на основе интерферометра Майкельсона, температурного зонда, соединенного с системой регистрации для вычисления компенсирующих поправок к измеренному атмосферному давлению с целью повышения точности измерений низкочастотных и сверхнизкочастотных вариаций давления (п. РФ №45528 U1).
Необходимость введения в конструкцию температурного зонда связана с тем, что составляющие оптический измеритель конструктивные элементы под действием температуры изменяют свои характеристики, линейные размеры и взаимное расположение. Все эти изменения приводят к тому, изменяется длина оптического хода лучей, и, в результате оказывается, что выходной сигнал прибора, помимо сигнала, пропорционального давлению, содержит сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды, который вычитается из выходного сигнала измерителя, за счет чего повышается точность измерений.
Однако, в связи с тем, что конструктивные элементы, из которых собран измеритель давления, обладают определенной теплоемкостью, изменение их температуры несколько отстает по времени от изменений температуры окружающей среды, из-за чего, при изменениях этой температуры, появляется дополнительная погрешность измерений.
Таким образом, возникает проблема снижения точности измерений давления при изменениях температуры окружающей среды за счет наличия определенной тепловой инертности конструкции оптического измерителя давления. В случае, если тепловая инертность конструкции оптического измерителя будет совпадать с тепловой инертностью температурного зонда, проблема снижения точности измерений давления при изменениях температуры будет решена.
Данная проблема решается термокомпенсатором для оптического измерителя давления в виде температурного зонда, снабженного термоинерционным корпусом, закрытым теплоизолирующим экраном, выполненным с возможностью перемещения экрана вдоль поверхности корпуса.
Технический результат - повышение точности измерений давления при изменении температуры окружающей среды за счет выравнивания тепловой инертности конструкции оптического измерителя и тепловой инертности температурного зонда.
На фиг. приведена схема термокомпенсатора, где 1 - соединительный кабель; 2 - термоинерционный корпус; 3 - температурный датчик; 4 - теплоизолирующий экран.
За счет наличия термоинерционного корпуса 2 существенно увеличивается тепловая инертность системы «температурный зонд 3 плюс термоинерционный корпус 2». При этом может быть достигнуто совпадение тепловой инертности оптического измерителя и температурного зонда, что приведет к снижению температурной погрешности.
За счет наличия теплоизолирующего экрана 4, уменьшающего теплообмен с окружающей средой, тепловая инертность может быть увеличена дополнительно; за счет переменной степени закрытия экраном 4 корпуса 2, путем сдвига экрана 4 вдоль корпуса 2, появляется возможность осуществить регулировку тепловой инертности вышеназванной системы, за счет чего упрощается подбор нужной степени термоинерционности корпуса 2.
Термоинерционный корпус может быть изготовлен из материала с большой, по сравнению с теплопроводностью теплоизолирующего экрана теплопроводностью, например, из металла, а теплоизолирующий экран из материала с малой теплопроводностью, например, из пенопласта. В качестве температурного зонда могут быть использованы любые подходящие для данной цели зонды, например, температурный датчик DS1624. Температурные зонды также имеют определенную тепловую инертность, но, стремясь к расширению частотного диапазона, изготовители зондов стремятся получить как можно меньшую инертность, для чего зонды изготавливают минимально приемлемых, с точки зрения технологии изготовления и эксплуатации, размеров.
Устройство работает следующим образом. Предварительно осуществляют настройку тепловой инертности температурного датчика в составе оптического измерителя давления. Для этого соединительным кабелем 1 подключают термокомпенсатор к регистрирующей системе оптического измерителя и помещают в камеру с постоянным давлением и переменной температурой, где путем изменения степени закрытия экраном 4 термоинерционного корпуса 2 минимизируют воздействие вариаций температуры на выходной сигнал оптического измерителя давления.
Таким образом, предлагаемый термокомпенсатор для оптических измерителей давления за счет возможности уравнивания тепловой инертности конструкции оптического измерителя и тепловой инертности температурного зонда позволяет решить указанную проблему снижения точности измерений давления при изменениях температуры и осуществлять температурную компенсацию конструктивно различных измерителей давления, например, в силу использования различных источников когерентного излучения, имеющих, из-за этого, различные размеры и различную тепловую инертность.