Устройство для измерения температурыповерхности твердых тел

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 830145 К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЗЬСТВУ(22)Заявлено 160479: (21) 2755233/18-1.0 с присоединением заявки йо 6 01 К 7/00 Гесударстаенный комнтет СССР но дмам нзобретеннй н открытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ЗВЕРДЫХ ТЕЛИзобретение относится к области измерения температуры поверхности твердых тел.По основному авт.св. У 620838 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, размещен ный на поверхнос-и дугообразного пружинного элемента. При этом дуго образный пружинный элемент может быть выполнен, например, из полиамидной ленты, а диаметр О отверстия связан с шириной а ленты соот- ношением 1а ОДля обеспечения постоянного усилия прижатия и, как следствие, хорошей воспроизводимости результатов измерения, корпус имеет выступы являющиеся ограничителями при прижатии термопреобразователя к измеряемой поверхности 1).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 результа0 тов из-за отсутствия постоянного иконтролируемого усилия прижатия.Цель изобретения - повышениеточности измерений за счет контроля усилия прижатия термочувствительного элемента к поверхности твер дого тела.Укаэанная цель достигается тем,что на внутреннюю поверхность ленты дугообразного пружинного элемента со стороны, противоположной 20 месту размещения термочувствительного элемента, нанесен тонкопленоч" ный тензорезистор с выводами.На чертеже схематически изображено устройство для измерения температуры поверхности твердых тел.В устройстве термочувствительный элемент представляет собой пленочнуютермопару 1, горячий спай 2 которой размещен в центре дуги пру жинного элемента 3, выполненногоиз полиамидной ленты. Термопаравместе 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 стороны, 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 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 элементаразлична, 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 льнув длину дугообразного элемента можно считать приблизительно равной - , где д - диаметр отверстия корпуса.Минимальные размеры тензорезисто 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- Щ ляется фиксированным параметром. При заданном усилии прижатия упругий дугообразный элемент, находясь в деформированном состоянии изменяет сопротивление тензорезистора, причем между усилием прижатияи изменением сопротивления существует однозначное соотвгегтствие, Заданное усилие прижатия термочувствительного элемента к контролируемой поверхности осуществляется спомощью мостовой схемы, в одно изплеч которой включен тензорезистор.Изобретение улучшает метрологические характеристики известногоустройства. В предлагаемом изобретении Фиксирование усилия прижимадугообразного пружинного элементак измеряемой поверхности не зависит от размеров и положения исследуемых объектов. При Фиксации усилияприжима величина теплового контактасопротивления также принимает Фиксированное значение и может рассматриваться уже не как случайная, акак систематическая погрешностьизмерения температуры. Эту систематическую погрешность можно учестьнапример, при сравнении (калибровке) с результатами бесконтактногоизмерения температуры с помощьюИК-радиометра. Кроме того, фиксирование усилия прижима с помощьютензорезистора позволяет объективно измерять температуру объектов,те или иные свойства которых зависятот приложенного давления. Например,при создании давления на р - и-переход полупроводникового транзистора смешается его вольт-ампернаяхарактеристика, что приводит кперераспределению электрическоиэнергии между элементами исследуемого устройства, а следовательно, к искажению тепловых полей.Ограничение и Фиксирование усилияприжима позволяет свести к миниглуму влияние устройства для измерения температуры на состояниеисследуемого объекта. Все это повышает точность изглерения,Формула изобретенияУстройство для измерения тем- . пературы поверхности твердых тел по авт.св. Р 620838, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целыэ 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 размещения термочувствительного элемента, нанесен тонкопленочный течзорезистор с выводами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ф 620838, кл. 8 01 К 7/00, 1977.830145 оставитель Г. Мухинаехред 3 Фанта Корректор Г. Решетни едактор Л. Копецк сно лиал ППП "Патент"г.уйгород, ул.Проектная, 4 Закаэ 3787/85 Тирад 90 ВНИИПИ Государствен по делам иэобрет 113035, Москва, Х, Подп го комитета СССР ий и открытий аушская наб., д.4/