Способ определения деформаций и температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК 9) 0187 ОСУДАР СТВЕ ННЫ ЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ИСАНИЕ ОБР Е АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Клокова Н,П. Тенэодатчики для измений при повышенных температурах. -Машиностроение, 1965. с, 90-91.Седых Н.К. и др. Измерение дефции и температуры тенэорезистораминове НК кремния, Воронеж, 1988, с.1 - 19(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМЦИЙ И ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к измериной технике и может быть примененавтономного и дистанционного опре ормаций и температуры первичных азователей механических величин ве нитевидных кристаллов(НК) полу- ников. Цель изобретения - повышечности и расширение диапазона ционных автоматизированных измеутем учета структурных изменений в исталле, Для этого в процессе граду- и измерений на объекте контролирутреннее трение в монокристалле, с величины которого и определяют деии и температуру. Контроль достоти осуществляется автономно при эовании дистанционной передачи ации и микроЭВМ, Изобретение мойти применение в медицине, метео- и, вулканологии и других областях техники, где требуются прециэионмерения, 2 ил,М ормана остельо для делечика, обычно термопарами или термометрми сопротивления. Однако при иэвестнспособе точность определения деформаци температур относительно невелика. Из ной те автоно ния де преобр на осно полупр обретение относится к измерительхнике и может быть применено для много и дистанционного определеформации и температуры первичных азователей механических величин ве нитевидных монокристаллов (НК) оводников. ее близким к изо й сущности являет деформаций и тем еобразователей н известном способ еские параметры р м электросопро мостовой схемы, в включаются первич а основе НК. Посл и закрепляются и я на объекте, Исп и и-типа проводим Наиб техническоределениявичных пркремния. Вемые физичся методоразбалансучи котороизователи нмеханическизолируютскремния рстен способ измерения деформа- переменных температурах провотензодатчиками, Температурное ние сопротивления исключается за ения соответствующей поправки, емой по предварительно изученй температурного приращения сония данной партии датчиков. Для процессе измерения деформаций ся также и температура тензодатИзве ций при лочными прираще счет введ определя ной криво противле этОГО в измеряет М 7политехнический инстиния деф преобр на осно провод ние то дистан рений и моно кр ировки ют вну учетом формац вернос исполь информ жет на рологи науки и ные иэ бретению по ся способ опператур пера основе НК е контролиру- егистрируюттивления посмежные пленые преобраедние жестко электрически ольэуются НК остей с ориен 1714337тацией осей роста 111 и 110 В и соответственно.Предварительно определяют градуировочные зависимости электрического сопротивления нитевидного полупроводникового 5монокристалла от деформации и температуры, закрепляют монокристалл на объектеизмерений и в процессе работы объекта измеряют его электросопротивление, по которому с учетом градуировочных зааисимостей определяют деформации и температуруобъекта.Однако точность независимого определения деформаций и температуры существенно снижается в условиях протекания 15необратимой пластической деформации вНК.Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона дистанционных автоматизированных иэмерений путем учета структурных изменений вмонокристалле,Поставленная цель достигается тем, чтов процессе градуировки и в процессе измерений контролируют внутреннее трение монокристалла, с учетом величины которого иопределяют деформации и температуруобъекта, НК полупроводников, напримеркремния и германия, имеют высокое совершенство кристаллической структуры и прочность, приближающуюся к нижнемупределу теоретически рассчитанной прочности твердого тела, НК е исходном состоянии являются бездислокационными.Нитевидные кристаллы полупроводников способны выдерживать деформации1, а необратимые изменения, вызванные пластической деформацией, наступаютпри Е(0,2 - 0,3), Пластическое течениеНК приводит к изменению электросопротивления и отрицательным образом сказывается на погрешности измеренийконтролируемого физического параметра,Граница перехода из упругой области в область микропластичности зависит от многих 45технологических параметров, и в частности,от условий нагружения НК. Зафиксироватьэту грань только лишь методом электросопротивления практически невозможно. Ре.ально это можно осуществить только 50совокупным использованием аысокочувствительного метода внутреннего трения иметода электросопротиаления.На фиг,1 и 2 приведены нормированныезаеимости внутреннего трения и электросопротивления от величины деформации,протекающей по нитевидному монокристаллу полупроводника.На фиг.1 и 2 введены следующие обозначения: 1 - упругая область: 1 - область микропластичности; Еупр - упругая деформация; С 4, Во - исходные значения внутреннего трения 0 и электросопротивления В при 300 К: ЬВ - изменение исходнбго значения электросопротивления В а упругой области деформации Е; ЬВ 1 - изменение электросопротивления В в области микро- пластичности; ЛО - изменение исходного значения внутреннего трения О в области микропластичности.В упругой области деформаций величина внутреннего трения постоянна, а электросопротивление монотонно возрастает. При переходе а область микропластичности наблюдается нелинейный рост внутреннего трения и злектросопротивления, который объясняется ухудшением кристаллической структуры в приповерхностном слое НК,Способ осуществляют следующим образом,Иэ ростовой партии отбирают два ирентичных НК, например НК длиной 10 м, и2 делят пополам, один иэ которых служит эталонным, другой - измерительным. По эталонному НК определяют семейство характеристик СЬ =1(Е), Ое =1(Т), В=1(Е), Ве=1(Т), где О - внутреннее трение; Е - деформация; В - электросопротивление; Т - температура.Со ем ест н ы м анализом н а Э В М (типа "Электроника" ) определяют тарировочную зависимость (таблица), которая заносится в память Э В М; Иэмерител ьн ый Н К закрепляютя-. ют на объекте, обеспечивают электрический контакт с измерительной аппаратурой, Информацию, поступающую с измерительного НК, постоянно сравнивают с тарировочной зависимостью (таблицей), полученной на эталонном НК, В процессе градуировки и в процессе измерений на обьекте контролируют внутреннее трение монокристалла, с учетом величины которого и определяют деформации и температуру обьекта. При составлении градуировочной зависимости (таблицы) учитывают, что в упругой области деформаций величина внутреннего трения постоянна, а злектросопротиеление монотонно возрастает. При переходе а область микропластичности наблюдается нелинейный рост внутреннего трения и электросопротивления, который объясняется ухудшением кристаллической структуры в приповерхностном слое НК, Внутреннее трение регистрируют, используя известные методики (низкочастотную или высокочастотную).Наличие необратимых пластических изменений в монокристалле характеризуется началом возрастания внутреннего трения,1714337 оставитель А.Ермакоехред М.Моргентал С.Шевку Корре Редактор И.Ванюшки Подписноебретениям и открытишская наб., 4/5 аэ 681 ВНИИ аж при Г Государственного 113035, митета по и ква, Ж,зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 например, О2 10 . Последнее может быть зарегистрировано как при использовании НЧ, так и ВЧ методик, которые сопоставимы по показаниям внутреннего трения, но существенно различаются по технике ис полнения. Повышение точности, например при измерении деформации в условиях протекания пластической деформации 10 (Е 0,5- 0,6), обеспечивается снижением ошибки измерений с 10 в известном до 0,01 в изобретении. Последнее достигается комплексом мер описанных ранее. 15 Изобретение при дистанционной передаче информации эффективно в полевых и др. жестких и автономных условиях эксплуатации вулканология, геология, метеороло гия, океанология и др.),Формула изобретения Способ определения деформаций и температуры, заключающийся в там, что предварительно определяют градуировочные зависимости электрического сопротивления нитевидного полупроводникового монокристалла от деформаций и температуры, закрепляют монокристалл на объекте измерений и в процессе работы объекта измеряют его электросопротивление, по которому, с учетом градуировочных зависимостей, определяют деформации и температуру объекта,отличающийся тем,что,сцелью повышения точности и расширения диапазона дистанционных автоматизированных измерений путем учета структурных изменений в монокристалле, и в процессе градуировки, и в процессе измерений на объекте контролируют внутреннее трение в монокристалле, с учетом величины которого и определяют деформации и температуру объекта.