Многоэлементный термоэлектрический преобразователь

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ООИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 136416(51) 5 Н 01 1, 35/3 с. ф,11,1 Д 61 ,;1 Ф 7 Е;,РЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТБЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Институт электроники АН БССР (72) Ю. И. Горбачев, И. Л. Григоришин и Ю, М. Гулюк(56) Гуревич М. Л. и др. Автоматизированный прибор для точного измерения широкополосных напряжений, Техника средств связи. Сер. Радиоизмерительная техника.Вып. 7/25, 1979, с, 102 - 108.Авторское свидетельство СССР1187662, кл. Н 01 1. 35/02, 1985.(54) МНОГОЭЛЕМЕНТНЪЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в преобразователях переменного напряжения в широком диапазоне частот по уровню среднеквадратичного значения в постоянное. Целью изобретения является повышение точности преобразования термоэлектрического преобразователя на высоких часто. тах за счет размещения между нагревателем и горячими спаями термобатареи проводящего слоя, соединенного с выходными ветвями концевых термопар термобатареи с помощью выполненных на поверхности подложки пленочных конденсаторов. В ре. зультате уменьшается величина входной ем- ., кости, устраняются высокочастотные наводки со стороны нагревателя непосредственно в горячие спаи термопар и сущестценно ослабляется влияние высокочастотных наводок со стороны выводов термобатареи и выходных цепей преобразователя, что обеспечивает получение высокой точности й преобразования и дополнительно расширяет указанный диапазон в сторону более высоких частот. 1 ил. 1 табл.Изобретение относится к измерительной технике и может, быть использовано в преобразователях переменного напряжения в широком диапазоне частот по уровню среднеквадратичного значения в постоянное,Целью изобретения является повышение точности преобразования на высоких часто. тах,В предлагаемом преобразователе отсутствует гальваническая связь находящегося между нагревателем и термобатареей проводящего слоя с другими основными элементами термоэлектрического преобразователя (ТЭП) и не предполагается никакой связи с корпусом .или нулевым проводом измерительной схемы, в составе которой используется ТЭП. Вследствие этого получена малая величина входной емкости, которая практически не повышается в связи с применением проводящего слоя, а зависит в.основном от исходных входных параметров ТЭП, т.е, от паразитных емкостей цепи нагревателя,Соединение проводящего слоя с соответствующими выходными ветвями концевых термопар, входящих в состав термобатареи, с помощью конденсаторов шунтирует термобатарею по высокой частоте, защищаетее от высокочастотных наводок со стороны контактных площадок, коммутационных проводников и измерительной схемы, а такжеустраняет возможность возникновения паразитной связи по высокой частоте между термооатареей и измерительной схемой.На фиг. 1 изображен предлагаемый многоэлементный ТЭП.Преобразователь содержит диэлектрическую подложку.1, на одной из поверхностей которой размещен пленочный резистивный нагреватель 2, а на противоположной - пленочные проводящий слой 3 и термобатарея, состоящая из термопар, ветви 4 и 5 которых имеют различные термоэлектрические свойства. Горячие спаи 6 термопар расположены над нагревателем 2. Приводящий слой 3 размещен между нагревателем 2 и термобатареей и отделен от нее пленочной диэлектрической прослойкой 7. Нижние обкладки 8 и 9 пленочных конденсаторов размещены на поверхности подложки 1 и являются продолжением проводящего слоя 3. Верхние обкладки 10 и 11 отделены от нижних диэлектрической прослойкой 7. Нагреватель имеет контактные площадки 12. Холодные спаи 13 термопар расположены наповерхности подложки 1 по обе стороны от нагревателя 2.Пример. На одну из поверхностей диэлектрической подложки 1 из оксида алюминия или слюды размерами 8 Х 4,5 р, 0,03 мм осаждены пленки толщиной 0,8 мкм резистивного материала (нихрома Х 20 Н 80 или кермета К 50 С) в места расположения нагревателя 2 и пленки толщиной 0,6 мкм материала с высокой удельной электропроводностью (никеля НП 1 Эв, меди МВ или серебра Ад 999,9) в места расположения контактных площадок 12 нагревателя 2, На противоположную поверхность диэлектрической подложки 1 осаждены пленки толщиной 0,6 мкм материала с высокой электропроводностью (никеля НП 1 Эв, меди МВ или серебра Ад 999,9) в места расположения проводящего слоя 3 и обкладок 8,9 и 10,11 пленочных конденсаторов, а также пленки толщиной 0,50,9 мкм 0 образующие ветви 4 и 5 термопар из различных термочувствительных материалов (висмут-сурьма или теллурид свинца - тел-.лурид германия). Между проводящим слоем 3, обкладками 8 и 9 с однои стороны и ветвями 4 и 5, обкладками 10 и 11 с другой стороны осаждена пленочная прослойка толщиной 0,51,0 мкм из диэлектрического материала (окись кремния, окись алюминия или окись титана).Горячие спаи 6 и холодные спаи 13 термопар образованы непосредст венной коммутацией соответствующих ветвей 4 и 5.Нагреватель, имеющий геометрическиеразмеры 4,55 К 0,2 мм, находится в тепловом контакте с 30 термопарами, каждая ветвь которых имеет геометрические размеры 1,1;к, 0,1 мм. Промежуток между ветвями двух соседних термопар равен 0,05 мм.Сопротивление нагревателя постоянномутоку составляет 75 Ом. Суммарное сопротивлениетермобатареи, состоящей из последовательно включенных термопар, не превышает 10 кОм, а сопротивление одной ветви термопары 166 Ом, При толщине подложки из оксида алюминия 30 мкм емкость между нагревателем и проводящим слоем имеет величину порядка 2 пф, Выполнение диэлектрической прослойки между проводящим слоем и термобатареей из моноокиси, кремния толщиной порядка 1 мкм обеспечивает получение емкости между одним горячим спаем термобатареи и участком проводящего слоя, находящимся под этим спа, ем, величиной не более 0,55 пф и суммарнойемкости между термобатареей и проводя-щим слоем 20 пф. Выходная емкость ТЭП, т.е. емкость цепи термобатареи имеет величину 2.4 пф. Величины емкостей шунтирующих пленочных конденсаторов выбраны равными.150 пф.В предлагаемом ТЭП получена величинавходной емкости порядка 0,52 пф, которая при прочих равных параметрах элементов входных цепей в 4,85 раза меньше, чем у 50 прототипа и определяется в основном емкостями внешних токоподводов к нагревателю, так как суммарная емкость нагревателя с контактными площадками имеет. величину порядка.0,03 пф.В таблице приведены результаты расче та модулей 21 и Х 2 комплексных сопротивлений нагревателей с учетом влияния входных емкостей для предлагаемого и известного ТЭП, а также погрешностей от изме-1зпения модулей 21 и 2 г для различных частот приложенного к нагревателям переменногд напряжения Как показывают результаты расчета, в предлагаемом ТЭП на частоте 1 ОО МГц погрешность преобразования от изменения комплексного сопротивления нагревателя вследствие влияния входной емкости равна 0,03%, а на частотах до 400 МГц включительно не превышает 0,5%. По сравнению с прото. типом на высоких частотах (например, на частоте ЗОО МГц) эта погрешность снижена, т.е. точность преобразования повышена не менее, чем в 22,8 раза. Кроме того, в предлагаемом ТЭП существенно ослаблено влияние высокочасИзвестный ТЭП Частота переменного напряжения ИГц Предлагаемый ТЭП Модуль 2Ом Частотная Модуль 2погрешность, Х Ом Частотнаяпогрешность 3 0,1 7 50 0,01 100 0,70 0,03 2,78 200 0,12 300 6, 16 027 10,70 16,30 22,79 400 048 500600 0,75 108 Сост ва Техре Тираэк венного комитета 5, Москва, Ж - 3 олиграфическое пр74,99 74,98 74,91 74,80 74,.64 74,44 74,20 тотных наводок со стороны термобатареи н выходных цепей.формула зобретемияМногоэлементный термоэлектрическийпреобразователь, содержащий диэлектрическую подложку, на поверхности которой размещены разделенные диэлектрическими прослойками пленочные резистивныи нагреватель, термобатарея, образованная термопарами, и расположенный между нагрева телем и горячими спаями термобатареипроводящий слой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования на высоких частотах, проводящий слой соединен, с выходными ветвями концевых термопар термобатареи с помощью выполненных на поверхности подложки пленочных конденсаторов. 74,87 74,48 72,97 70,65 67,75 64,49 61,08 авитель О. Федотовд И, Верес Корректор А, Обручар31 ПодписноеСССР по делам изобретений и открытий5, Раушская наб., д. 4/5едприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4