Пристрій для вимірювання температури

Устройство для измерения температуры, Содержащее корпус с размещенной в нем струной, закрепленной концами на основании, и блок возбуждения колебаний струны, подключенный к ней через токоподводы и соединенный с измерителем частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что струна выполнена из нитевидного полупроводникового тензочувствительного монокристалла, а основание имеет форму пластины из материала с низким коэффициентом линейного расширения, поверхность которой, обращенная к струне, покрыта токопроводящей пленкой с подсоединенным к ней электрическим контактом, подключенным к блоку возбуждения колебаний струны. Недоліками відомих давачів є невисока чутливість, низька точність вимірювання, велика Інерційність. Найбільш близьким до винаходу по технічній сутності І позитивному ефекту є струпний термометр [2]. Термометр містить корпус з натягнутою усередині нього струною з монокристалічного термопружного сплаву мідь-алюміній-нікель закріпленою кінцями на основі, І магнітоелектричну систему, з допомогою якої в струні збуджують механічні коливання. При зміні температури частота коливань струни змінюється як внаслідок зміни її натягу через різницю в коефіцієнтах теплового розширення матеріалів струни І елементів конструкції термометра, так І внаслідок явища термопружності. При цьому, основним параметром, визначаючим чут с О 5718 ливість струнного термометра є частота власних коливань струни, яка, в першу чергу, залежить від геометричних розмірів струни. Чим менші довжина струни І П діаметр, тим вища частота І тим більший динамічний 5 діапазон зміни частоти у заданому Інтервалі температури, тобто, тим вища чутливість термометра. Конс труктивні особливості відомого струнного термометра, пов'язані з 10 закріпленням кінців струни в корпусі.*використанням методів збудження механічних коливань І перетворення їх в електричний сигнал не дозволяють використовувати струни малих розмірів. Отже його чутливість 15 обмежена. Виковзання кінців струн з вузлів І деформація ділянок струни поблизу місць закріплення зменьшує точність термометра. Точність термометра зменьшується також внаслідок релаксації напруги в сторуні, яка 20 створена попереднім натягом її при складанні. Із - з а неможлвості використання коротких струн, розміри І маса термометра зростають. Внас лідок цього Інерційність 25 термометра велика і він не може бути використаний для вимірювання швидкодіючих процесів. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою для вимірювання ЗО температури шлях ом зниження йо го інерційності шляхом зменьшення геометричних розмірів струни. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для вимірювання температури, 35 який містить корпус з розташованою в ньому струною, закріпленою кінцями на основі, та блок збудження коливань струни, підкріплений до неї через ст.румопідводи .1 з'єднаний з вимірювачем частоти, згідно ви- 40 находу. струна виконана з ниткоподібного напівпровідного тензочутливого монокристалу, а основа має форму пластини з матеріалу з низьким коефіцієнтом лінійного розширення, поверхня якої, обернута до 45 струни, покрита струмопровідною плівкою з під'єднаним до неї електричним контактом, підключеним до блоку збудження коливань струни. 50 Використання струни з ниткоподібного напівпровідникового тензочутливого монокристалу збільшує чутливість термометра оскільки дозволяє використовувати струни дуже малих розмірів. Це зумовляється мож- 55 ливістю прямого перетворення механічних коливань струни в електричний сигнал за рахунок внутрішніх тензорезистивних властивостей кристалу, внаслідок чого відпадає необхідність у збуджуючих та приймальних елементах конструкції термометра, які обмежують нижню границю розмірів струни Використання струни з ниткоподібного монокристалу з практично Ідеальними механічним и властивостями відносно пружності та міцності підвищує точність дзвача температури в порівнянні з прототипом та будь-як ими Іншими термометрами Із струнами з традиційних матеріалів. Висока якість закріплення кінців струни на основі з допомогою склоцементів, забезпечує з'єднання матеріалів струни І основи на рівні хімічного зв'язку і тим самим виключає зміну з часом початкового механічного стану струни (початкового натягу) внаслідок виковзання з вузлів кріплення. Досконалість механічних властивостей ниткоподібних кристалів виключає релаксацію механічних напруг та забезпечує підвищення точності в порівнянні з іншими типами струн. Використання основи із матеріалу з нульовим коефіцієнтом теплового розширення знижує Інерційність термометра до значень, зарактеризуючих Інерційність Ізольованої струни. Це визначається тим, що зміна температури не приводить до розширення або стиску основи термометра, І, внаслідок цього, не впливає на механічний стан закріпленої на ній струни, який може змінюватись тільки внаслідок її теплового контакту з навколішним середовищем. Оскільки розміри струни (довжина, діаметр) можуть бути вибраними як завгодно малими, то інерційиість термометра буде визначатися виключно цими параметрами. На фігурі поданий загальний вигляд запропонованого пристрою для вимірювання температури. Основа термометра 1 виконана з матеріалу з нульовим або близьким до нуля значенням температурного коефіцієнта лінійного розширення (кераміка АІгОз, ТІОг, ситал марки СО-115М, плавлений кварц). На основі 1 розміщують струни 2 з струмопідводами 3, виготовлену з ниткоподібного напівпровідникового тензочутливого монокристалу, наприклад, кремнія р-типу провідності, довжиною більше 1,5 мм І діаметром 7...10 мкм. К ІН ЦІ струни закріплені на основі в вузлах 4. Поверхня основи під струною покрита токопровідною плівкою 5, до якої сформований електричний контакт (збуджуючий електрод) 6. До захисного корпусу 7 приєднані гермовводи 8, за допомогою яких струмопідводи кристалу І збуджуючий електрод підключені до блока збудження коливань струни 9, з'єднаного з блоком-реєстратором 10. Пристрій для вимірювання температури працює таким чином. При збудженні автоко 5718 ливань частота визначається частотою власних коливань струни 2. які залежать від натягу струни. Яри ЗМІНІ температури натяг струни змінюється за рахунок теплового розширення (стиску) ТТ між фіксованими вузлами кріплення струни 4 на основі 1. Ця зміна частоти перетворюється блоком-реєстратором 10 в одиницю вимірювання температури. €7 6 Упорядник Техред М.Моргентал Замовлення 619 Коректор м. Куль • Тираж ' Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна. 101