Датчик температури

УКРАЇНА ±*1~У (МЇ .7_УУЧ (13) С1 (5D5 G4LK_7/_22__ _ _ „ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ДАТЧІК ТЕМПЕРАТУРИ 1 (20)94311387. 19.05.93 (21)4913128/SU (22)20.02.91 (46) 30.09.96. Бюл. Г* 3 (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 1376723. кл. G 01 К 7/00, 1986. 2. Вепшек Я. Измерение низких температур электрическими методами. М., "Энергия", 1980, с. 211 -213. (71) Львівський ордена Леніна політехнічний інститут їм. Ленінського комсомолу (72) Варшава Славомир Степанович, Пелех Любов Миколаївна, Чекаєв Анатолій Міхайловіч (RU), Щербай Костянтин Степанович (73) Державний університет "Львівська політехніка" (UA) (57) Датчик температуры, содержащий чувствительный элемент из нитевидного монокристалла GaAs с электрическими выводами, каждый из которых выполнен из двух проводников разного поперечного сечения, и наполнитель, размещенные в полости герметизированного корпуса, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что одна из граней нитевидного монокристалла покрыта графитом, его электрические выводы закреплены на стенках корпуса, выполненного из монокристаллического корунда, а в качестве наполнителя использован порошок AI2O3. Винахід відноситься до галузі термометрії І може використовуватись для низькотемпературних вимірювань. Відомий датчик температури, що містить чутливий елемент (ЧЕ) з ниткоподібного кристала GaAs, до якого приєднані електричні виводи,встановлений в отворі підкладки з низькотеплопровідного матеріалу І закріплений на ній своїми виводами [1]. Контакт ЧЕ з поверхнею об'єкта І теплообмін між ними здійснюється через тонкий шар високотеплопровідного вакуумного мастила. Недоліком відомого датчика є низька надійність, пов'язана з відсутністю герметизації ЧЕ, а також неможливість вимірювання ним теплових потоків. Найбільш близьким до винаходу по технічній суті І результату, що досягається, є датчик температури, що містить чутливий елемент з монокристала GaAs, з електрич ними виводами, виконаними з двох провідників різного поперечного перерізу, І наповнювач, що розміщені в порожнині герметизованого металічного корпусу [2]. В ролі теплообмінного середовища (наповнювача) в пристрої використаний газоподібний гелій. Недоліком цього температурного датчика є обмежені функціональні можливості, а також висока Інерційність. В основу винаходу поставлене завдання створення датчика температури з розширеними функціональними можливостями, в якому забезпечується можливість вимірювання променевих теплових потоків, при одночасному зниженні ІнерцІйностІ І підвищенні надійності в умовах вібрації. Поставлене завдання вирішується завдяки тому, що в датчику температури, що містить чутливий елемент з ниткоподібного монокристала GaAs з електричними виводе со о оо О 9808 ми, к о ж е н з яких в и к о н а н и й з двох провідників різного поперечного перерізу, І наповнювача, розташовані в порожнині герметизованого корпусу, одна з граней ниткоподібного монокристала покрига графітом, його електричні виводи закріплені на стінках корпусу, що виконаний з монокристалічного корунду, по довжині провідників більшого поперечного перерізу, а в ролі наповнювача використаний порошок АІгОз. Завдяки високій теплопровідності монокристалічного корунду при низьких температурах (коефіцієнт теплопровідності при Т - ЗО - 40К досягає 6000 Вт/м К, а при 77К 1300 Вт/м.К), а також використанню в ролі теплообмінного середовища порошку АІгОз, покращуються теплові характеристики датчика підвищується швидкодія. Прикріплення електричних виводів ЧЕ до корпусу, а також висока МІЦНІСТЬ останнього, підвищують надійність пристрою в умовах вібрації. Покриття теплоприймальної поверхні Ч Е графітом, а також висока оптична прозорість монокристалічного корунду дозволяють використовувати даний датчик в ролі мікроболометра для вимірювань променевих теплових потоків в смузі пропускання корунду (0,145 - 6 мкм). На кресленні представлена схема датчика температури, де 1 - чутливий елемент, 2 - графітове покриття, 3 - золоті електричні виводи, 4 - мідні електричні виводи, 5 корпус з монокристалічного корунду, 6 отвір з наповнювачем, 7 - епоксидний компаунд Датчик температури містить ЧЕ 1 з нит к о п о д і б н о г о монокристала GaAs, з графітовим покриттям поверхні 2, який з h Упорядник Замовлення 4552 5 10 15 20 25 ЗО 35 допомогою електричних виводів З І 4 під'єднують до вимірювального приладу. ЧЕ встановлений в отворі 6 корпусу 5 поблизу дна, засипаний наповнювачем - порошком АІгОз ї загерметизовзний компаундом 7. Датчик виготовляють таким чином. До ЧЕ 1 з допомогою зварювання приєднують електричні виводи 3 з допомогою золотого мікродроту 0 3 0 мкм, до яких пізніше теж з допомогою зварювання приєднують виводи 4 з мідного дроту в лаковій Ізоляції 0 0 , 1 І 0,05 мм. Одну з граней ниткоподібного монокристала п о к р и в а ю т ь шаром 2 діелектричного графітового порошку на клейовій основі ЧЕ 1 разом з виводами З І 4 розташовують в отворі 6 корундового корпусу 5. Провідник 4 більшого діаметра прикріплюють до стінки отвору 6 з допомогою клею. Після цього засипають отвір 6 порошком АІгОз з розміром зерна 3 - 5 мкм Корпус 5 виготовляють з монокристал(чного к о р у н д у в формі паралелепіпеда з розмірами 2,0x1,0x0,7 мм Отвір 6 в корпусі 5 висвердлюють 0 0,3 мм Герметизуючий компаунд 7 містить епоксидну смолу ЕДП з 30% додатком АІгОз Для вимірювань температури, попередньо проградуйований, датчик (виміряна залежність R{T) встановлюється на досліджуваній поверхні чи в об'ємі При вимірюванні теплових потоків датчик градуюють як болометр в В/Вт При цьому випромінювання повинно падати перпендикулярно до зачорненої поверхні ЧЕ 1, покритої графітовим шаром 2. Показник теплової ІнерціТ датчика не перевищує 1 мс ? 11 Техред М.Моргентал Коректор М. Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраГни, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул Гагаріна, 101