Розробка оптичного датчика температури на композитних рідких кристалах для акумуляторних виробництв

Науковцями Інституту транспортних систем і технологій НАН України розроблено і запатентовано оптичний датчик температури на композитних рідких кристалах – патент України № 143003. В якості композитів запропоновано використовувати рідкі кристали з магнітними наночастинками – феронематики, які в залежності від концентрації наночастинок змінюють температуру фазового переходу в ізотропний стан (температуру плавлення), що змінює їх оптичні властивості й миттєво фіксується системою моніторингу. Таки датчики температури можуть використовуватися для контролю  за температурними режимами на акумуляторному виробництві для отримання точної інформації про зміни температурного поля як всередині і поблизу технологічного устаткування, так і в приміщеннях для персоналу.

Оптичний датчик температури на композитних рідких кристалах належить до оптичних засобів контролю температури в системах дистанційного моніторингу. Оптичні датчики температури вже використовуються в сучасних виробництвах і можуть знайти застосування на акумуляторних заводах.

Сучасне акумуляторне виробництво в умовах вимог змінного ринку змушене швидко змінювати виробниче навантаження на технологічне устаткування при змінах виробничого плану, а також проводити часті випробування нової продукції в лабораторіях. Все це потребує ретельного контролю за температурними режимами, як всередині і поблизу технологічного устаткування, так і в приміщеннях для персоналу. Оптичні порогові датчики температури на рідких кристалах можуть забезпечити режим дистанційного моніторингу температури з високої точністю, завдяки високої чутливості оптичних властивостей рідких кристалів на зміну фазового стану, а також завдяки використанню оптоволоконного зв'язку. Принцип роботи таких датчиків засновано на тому, що при досягненні порогової температури термочутливий елемент датчика (кристал або рідкий кристал) значно змінює свої оптичні властивості (наприклад пропускання світла). Ці зміни фіксує фотодетектор датчика, який подає сигнал оператору, або автоматичній системі моніторингу.

В новому технічному рішенні в якості композитів запропоновано використовувати рідкі кристали з магнітними наночастинками – феронематики. Спільні дослідження вчених «Відділу електротехнічних комплексів і хімічних джерел струму транспортного призначення (№6)» Інституту транспортних систем і технологій НАН України  і науковців «Відділу магнетизму» Інституту фізики Словацької академії наук (м. Кошіце), проведені у рамках Угоди про наукове співробітництво, показали, що в залежності від концентрації наночастинок такі композити змінюють температуру фазового переходу в ізотропний стан (температуру плавлення). Це змінює їх оптичні властивості й миттєво фіксується системою моніторингу. Використання необхідного набору термочутливих елементів пристрою дає змогу чітко контролювати температурні режими на акумуляторному виробництві в заданому інтервалі температур.