Акустические методы измерения температуры

При работе в экстремальных условиях (в диапазоне криогенных температур, при высоких уровнях радиации, и т.п.), а также при проведении измерений в замкнутом герметичном объеме, где невозможно разместить контактные датчики или использовать ИК преобразователи, бывает очень сложно измерить температуру объекта или среды. В таких случаях применяют акустические датчики температуры, принцип действия которых основан на реализации функциональной зависимости скорости звука от температуры среды, через которую он распространяется. Например, для сухого воздуха при нормальных условиях эта зависимость имеет вид:

(м/с), (16.1)

где Т – абсолютная температура.

Акустический датчик температуры состоит из трех компонентов: ультразвукового излучателя и приемника, а также герметичной полости, например, трубки, заполненной газом. Излучатель и приемник представляют собой керамические пьезоэлектрические пластины, акустически не связанные с трубкой, что обеспечивает распространение звука преимущественно через газ внутри трубки. В качестве газ чаще всего используют воздух. Используют также конструкции преобразователей, в которых звук распространяется непосредственно в исследуемой среде. Но при этом необходимо соблюдать условие постоянства массы в измеряемом объеме газа. Для изготовления трубки часто используют инвар.

Рис. 16.9 Акустический термометр с ультразвуковым преобразователем.