датчик температуры

Классы МПК:G01K7/22 с резисторами, имеющими нелинейную характеристику, например с терморезисторами
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственный университет "Львивська политехника" (UA)
Приоритеты:
подача заявки:
1991-02-20
публикация патента:

Использование: изобретение используется при измерении низких температур в условиях повышенной вибрации и лучистых тепловых потоков. Сущность изобретения: в полости герметизированного корпуса размещены чувствительный элемент (ЧЭ) из нитевидного монокристалла GaAs э электрическими выводами и наполнитель из порошка Al2O3. Корпус выполнен из монокристаллического корунда, одна из граней нитевидного кристалла покрыта графитом. Электрические выводы, каждый из которых выполнен из двух проводников разного поперечного сечения, закреплены на стенках корпуса по длине проводника большего сечения. Датчик может быть использован в качестве микроболометра. 1 ил.
Рисунок 1

Формула изобретения

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, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика путем обеспечения измерения лучистых тепловых потоков при одновременном снижении инерционности и повышении надежности в условиях вибрации, одна из граней нитевидного монокристалла покрыта графитом, его электрические выводы закреплены на стенках корпуса, выполненного из монокристаллического корунда, по длине проводников большего поперечного сечения, а в качестве наполнителя использован порошок A12O3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для низкотемпературных измерений.

Известны датчики температуры, содержащие чувствительные элементы (ЧЭ) из нитевидного кристалла GaAs, к которому подсоединены электрические выводы, установленные в цилиндрическом корпусе или на пленочном основании [1]

Контакт ЧЭ с поверхностью объекта и теплообмен между ними осуществляются, как правило, через корпус и слой наполнителя.

Недостатками известных датчиков являются низкая надежность из-за отсутствия герметизации ЧЭ, а также невозможность измерения тепловых потоков.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик температуры, содержащий ЧЭ из нитевидного монокристалла GaAs с электрическими выводами, выполненными из двух проводников разного поперечного сечения, и наполнитель, размещенные в полости герметизированного металлического корпуса [2] В качестве теплообменной среды (наполнителя) в устройстве используется газообразный гелий.

Недостатками этого температурного датчика являются ограниченные функциональные возможности, а также высокая инерционность.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей датчика за счет обеспечения измерения лучистых тепловых потоков при одновременном снижении инерционности и повышении надежности в условиях вибрации.

Для этого в известном датчике температуры одна из граней нитевидного монокристалла покрыта графитом, его электрические выводы закреплены на стенках корпуса, выполненного из монокристаллического корунда, по длине проводников большего поперечного сечения, а в качестве наполнителя использован порошок Аl2О3.

Благодаря высокой теплопроводности монокристаллического корунда при низких температурах (его коэффициент теплопроводности при Т=30-40оК достигает 6000 Вт/мдатчик температуры, патент № 2034247 К, при 77оК-1300 Вт/мдатчик температуры, патент № 2034247 К, а также использованию в качестве теплообменной среды порошка Аl2О3 улучшаются тепловые характеристики датчика повышается быстродействие.

Прикрепление электрических выводов ЧЭ к корпусу, а также высокая прочность последнего повышают надежность устройства в условиях вибрации.

Покрытие тепловоспринимающей поверхности ЧЭ графитом, а также высокая оптическая прозрачность монокристаллического корунда позволяют использовать данный датчик в качестве микроболометра для измерения лучистых тепловых потоков в полосе пропускания корунда (0,145-6 мкм).

На чертеже представлена схема датчика температуры.

На чертеже показаны чувствительный элемент (ЧЭ) 1, графитовое покрытие 2, золотые электрические выводы 3, медные электрические выводы 4, корпус 5 из монокристаллического корунда, отверстие 6 с наполнителем 4 и эпоксидный компаунд 7.

Датчик температуры содержит ЧЭ1 из нитевидного монокристалла GaAs, который посредством электрических выводов 3 и 4 подсоединяют к измерительному прибору. ЧЭ установлен в отверстии 6 корпуса 5 вблизи дна, засыпан наполнителем (порошок Аl2О3) и загерметизирован компаундом 7.

Датчик изготавливается следующим образом.

К ЧЭ 1 посредством сварки подсоединяют электрические выводы 3 из золотого микропровода датчик температуры, патент № 2034247 30 мкм, к которым затем также с помощью сварки подсоединяют выводы 4 из медного провода в лаковой изоляции датчик температуры, патент № 2034247 0,1 и 0,05 мм. Одну из граней нитевидного монокристалла покрывают слоем диэлектрического графитового порошка на клеевой основе. ЧЭ 1 вместе с электрическими выводами 3 и 4 располагают в отверстии 6 корундового корпуса 5. Проводник 4 большего диаметра прикрепляют к стенке отверстия 6 посредством клея. После этого производят засыпку отверстия 6 порошком Аl2О3 с размером зерна 3-5 мкм. Корпус 5 изготавливают из монокристалла корунда в форме параллелепипеда с размерами 2,0х1,0х0,7 мм. Отверстие 6 в корпусе 5 высверливают датчик температуры, патент № 2034247 0,3 мм. Герметизирующий компаунд 7 содержит эпоксидную смолу "ЭДП" с 30%-ной добавкой Аl2О3.

Для измерения температуры предварительно проградуированный датчик (измерена зависимость R/T) устанавливается на исследуемой поверхности или в объеме. При измерении лучистых тепловых потоков датчик градуируют как болометр (в В/Вт), при этом излучение должно падать перпендикулярно зачерненной поверхности ЧЭ1, покрытой графитовым слоем.

Показатель тепловой инерции датчика не превышает 1 мс.

Класс G01K7/22 с резисторами, имеющими нелинейную характеристику, например с терморезисторами

устройство регистрации ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения -  патент 2527567 (10.09.2014)
устройство для измерения температуры -  патент 2451913 (27.05.2012)
термостат с дискретными полупроводниковыми термоэлектрическими преобразователями -  патент 2368877 (27.09.2009)
способ итерационного терморезистивного измерения температуры -  патент 2326354 (10.06.2008)
способ итерационного терморезистивного измерения температуры -  патент 2324155 (10.05.2008)
способ определения температуры полупроводниковым терморезистором -  патент 2269102 (27.01.2006)
компенсационный способ измерения температуры -  патент 2257553 (27.07.2005)
способ измерения температуры и устройство для его осуществления -  патент 2255313 (27.06.2005)
способ определения температуры полупроводниковым терморезистором -  патент 2249798 (10.04.2005)
способ терморезистивного измерения температуры -  патент 2198384 (10.02.2003)
Наверх