Устройство для измерения температурыповерхности твердых тел

Устройство для измерения температурыповерхности твердых тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнз

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЗЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт.саид ву Р 620838 (22) Заявлено 1б04.79:. (23) Л55233/18-1.0 (53) М. Кл. с присоединением заявки йо

G 01 К 7/00

Государстаенный комнтет

СССР

IIo дмам нзобретеннй н открытнй (23)Приоритет

Опубликовано 150581,бюллетень Н9 18

Дата опубликования описания 1Ь05.81 (53) УДХ 536.531.6 (088.8), (72) Авторы ,изобретения

В.К. Смолин и В.С. Сысоев

I (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ПОВЕРХНОСТИ ЗВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к области измерения температуры поверхности твердых тел.

По основному авт.св. Р б20838 известно устройство для измерения температуры поверхности твердых

Тел,содержащее корпус, дугообразный пружинный элемент, выполненный иэ упругой диэлектрической ленты, концы которой закреплены в отверстии, выполненном в корпусе, и термочувствительный элемент, размещенный на поверхнос-и дугообразного пружинного элемента. При этом дугообразный пружинный элемент может быть выполнен, например, из полиамидной ленты, а диаметр d отверстия связан с шириной а ленты соотношением

1< а 7i

Для обеспечения постоянного усилия прижатия и, как следствие, хорошей воспроизводимости результатов измерения, корпус имеет выступы являющиеся ограничителя ли при прижатии термопреобразователя к измеряемой поверхности (1J.

Однако при измерении температуры на поверхности обьектов, имеющих сложную форму, например, в виде чередующихся разновысотных выступов (плоских или имеющих кривизну) с геометрическими размерами меньшими, чем расстояние между ограничительными выступами корпуса, с помощью известного устройства нельзя добиться воспроизводимых результа30

0 тов из-за отсутствия постоянного и контролируемого усилия прижатия.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет контроля усилия прижатия термочувствительного элемента к поверхности твердого тела.

Укаэанная цель достигается тем, что иа внутреннюю поверхность ленты дугообразного пружинного элемента со стороны, противоположной

20 месту размещения термочувствительного элемента, нанесен тонкопленочный тензорезистор с выводами.

На чертеже схематически изображено устройство для измерения температуры поверхности твердых тел.

В устройстве термочувствительный элемент представляет собой пленочную термопару 1, горячий спай 2 которой размещен в центре дуги пру30 жинного элемента 3, выполненного

830145 из полиамидной ленты. Термопара вместе с лентой закреплена в кольце

4, внутренний диаметр которого меньше ширины ленты, и размещена в корпусе 5, на внутренней поверхности ленты дугообразного пружинного элемента (в центре дуги) со còoðoны, противоположной месту размещения термочувствительного элемента (горячегс спая 2 термопары 1), нанесен тонкопленочный тензсрезистор

6 с пленочными выводами 7, выступы корпуса 8 служат ограничителями при прнжатии термочувствительного элемента к контролируемой поверхности .твердого тела.

Место расположения (центр дуги) 15 и длина тензорезистора выбраны с учетом того,- что при контактировании дугообразного пружинного элемента с поверхностью тела центральная часть дуги меняет свой радиу= кри- 2О визны в отличие от боковых участков дуги, которые находятся в сложнонапряженном состоянии, обеспечивая тем самым необходимую жесткость и устойчивость каплевидной 25 формы пружинного элемента. Протяженносгь каждого из укаэанных участков в зависимости ст длины дугообразного элемента различна, причем очевидно, что длина каждого из них меньше длины дугообразного элемента. Длина дугообразного элемента определяется конкретной конструкцией устройства, шириной и толщиной диэлектрической ленты, а также ее упругими свойствами. Максимальная длина дугообразного элемента ограничивается условием устойчивости его формы, т.е. пределом, при котором диэлектрическая пленка начинает скручиваться. Минима- 4О льнув длину дугообразного элемента можно считать приблизительно равной, где d — диаметр отверстия корпуса.

Минимальные размеры тензорезисто- 4 ра определяются, отношением длины рабочей части тензорезистора к его ширине,которое должно быть не менее 10. Для пленочных тенэорезисторов, изготавливаемых напылением в вакууме через тра,арет или фотолитографией сплошной резистивной пленки, минимальный размер составляет 0,1 мм. Такой выбор геометрии обусловлен необходимостью исключения при продольных деформациях влияния поперечной тензочувствительности. Тонкопленочный тензсрезистор определяет допустимое усилие прижатия, которое при дальнейших измерениях температуры яв- go ляется фиксированным параметром.

При заданном усилии прижатия упругий дугообразный элемент, находясь в деформированном состоянии изменяет сопротивление тензорезистора, причем между усилием прижатия и изменением сопротивления существует однозначное соотвгегтствие. 3аданное усилие прижатия термочувствительного элемента к контролируемой поверхности осуществляется с помощью мостовой схемы, в одно из плеч которой включен тензорезистор.

Изобретение улучшает метрологические характеристики известного устройства. В предлагаемом изобретении фиксирование усилия прижима дугообразного пружинного элемента к измеряемой поверхности не зависит от размеров и положения исследуемых объектов. При фиксации усилия прижима величина теплового контакта сопротивления также принимает фиксированное значение и может рассматриваться уже не как случайная, а как систематическая погрешность измерения температуры. Эту систематическую погрешность можно учесть например, при сравнении (калибровке) с результатами бесконтактного измерения температуры с помощью

ИК-радиометра. Кроме того, фиксирование усилия прижима с помощью тензорезистора позволяет объективно измерять температуру объектов, те или иные свойства которых зависят от приложенного давления. Наприглер, при создании давления на р — и-переход полупроводникового транзистора смешается его вольт-амперная характеристика, что приводит к перераспределениго электрическои энергии ме:хду элементами исследуемого устройства, а следовательно, к искажению тепловых полей.

Ограничение и фиксирование усилия прижима позволяет свести к миниглуму влияние устройства для измерения температуры на состояние исследуемого объекта. Все это повышает точность изглерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения тем- . пературы поверхности твердых тел по авт.св. 9 620838, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет контроля усилия прижатия термочувствительного элемента к поверхности твердого тела, на внутреннюю поверхность ленты дугообразного пружинного элемента со стороны, противоположной месту раэглецения термочувствительного элемента, нанесен тонкопленочный течзорезистор с выводами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 620838 кл. G 01 К 7/00, 1977.

Составитель Г. Мухина

Редактор Л. Копецкая Техред 3. Фанта Корректор Г. Решетник

Закаэ 3787/85 Тирам 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Х-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент" „ г.уйгород, ул.Проектная, 4