Устройство для измерения температуры

Сова СоветсиивСоцнакнстнчеснивреспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 901848. Дата ояубликоеания описания 02.02.82(53 ф Кй 601 К 7/38 РфРЗРстюиэй меетет 666 Р йо йфае вмбуетсквй я втсрнтвй) Авторыизобретения Каримов и Г. С. Кандаурова Уральский ордена Трудового Красногоо Знам уикверситет им. А, М, Горь(54) УСТРОЙ Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения температур раэличноо диапазона в газовых или жидких сре ах и на поверхности твердых тел.Известны устройства дпя измерения емпературы, содержащие термочувствкельный элемент, выполненный из матеиала меняющего магнитные свойства при изменении температуры 1 ),Недостатками таких устройств являютя ограниченный диапазон измеряемых емператур и ограниченная область привепичекие чувстыстродействимутемпредлагаем измерения еночный т мо сторов, поля 29 тного устрой ятельностьэ-эа конструкт менения,Наиболее близким к является устройство дл пературы, содержащее чувствительный элемеи нит, шкалу, расположенную термочувствительного затор и анализатор 2Недостатками извес являются низкая чувст шая инерционность иДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР го выполнения термочувствителыюго эле мента.Цать изобретения - увительности и повышение б я , устройства.Поставленная пель достигается тем; что в устройстве термочувствительный элемент выполнек в виде ферримагнитной металлической пленки с перпендикулярной анизотропией и градиентом температуры магнитной компенсации нанесенной ка постоянный магнит, при этом анализатор и поляризатор расположены со стороны термочувствительного элемента.Нв фиг. 1 приведена схема устройст ва с размещением анализатора и поляризатора с учетом наблюдения поля зрения шкалы на фиг. 2 - схема устройства с размещением анализатора, ноляриэвтора и полупрозрачного зеркала с учетом набтподения поля зрения шкалы.Термочувствительный элемент 1 устройства (фиг. 1), выполненный в виде ферримвгнитной металлической пленки3 90184 с перпендикулярной анизотропией и градиентом температуры магнитной компенсации, нанесен на металлическую подложку - магнит 2, который придает ему необходимую механическую прочность. Над термочувствительным элементом помещена прозрачная шкала 3, отградуированная непосредственно в градусах, Со сто, роны поверхности шкапы расположены поляризатор 4 и анализатор 5, 1 ОУстройство для измерения температуры работает следукяцим образом. Металлический магнит 2, а соответственно и .металлический ферримагнитныйтермочувствитедьный элемент 1, приводится в тепловой контакт с измеряемымобъектом, температура которого лежитвнутри интервала измерения температурымагнитной компенсации ферримагнитной,В результате этого в термочувствительном элементе 1 образуются две областис противоположными направлениями намагниченности и с четкой границей междуними. Положение границы определяетсязначением температуры измеряемого объекта Т, Отсчет температуры производитсяс помощью предварительно отградуированной шкалы 3. Роль указателя шкалы выполняет граница между указанными выше 0областями термочувствительного элементу 1, которая наблюдается через анализатор 5 при помощи света, поляризованного поляризатором 4,При этом подяриэатор 4 и анализатор5 установлены под углом 180 - 2 со 35(Оо45 о), а биссектриса этого,угла перпендикулярна плоскости термочувствительного элемента, причем расстояние от поверхности шкалы до вершины40того же угла равно значению Ьря,где- ширина поля зрения шкалы.Кроме того, поляризатор 4 и анализатор 5 могут быть установлены взаимноперпендикулярно (фиг, 2), причем анали 45затор расположен параллельно плоскоститермочувствительного элемента, а подоуглом 45 к поляризатору и анализаторуустановлено полупрозрачное зеркало 6.В качестве материала для термочувствительного элемента исполЬзуется двух 50подрешеточный металлический ферримагнетик с различной температурной эависцмостью намагниченности подрешеток М иМ и обладаюший температурой магнит хной компенсации Т. В магнитной пленкесоздают такой градиент температуры магнитной компенсации, что внутри пленкиобразуется наклонная компенсационная 8 4поверхность, на которой результирующаянамагниченность пленки равна нулю.Термочувствительным является положение доменной границы, отсчитываемоепо оси х, определяемое равенством реэультируюшей коэрцитивной силы образцаН (х) и суммой обменного поля Н,между слоями с эффективным полем анизотропии Н(х) перемагниченного верхнего слоя в некоторой точке х, т.е. Нк(х )==Н +Нд(х)=Н. (х),Если магнитное поле постоянного магнита Н превышает коэрцитивную силу образца Н(х ),то, эта граница смещается изанимает положение, определяемое равенством магнитного поля постоянного магнита Н и суммой обменного поля междуслоями Но с эффективным подем аниэотропии Н (х) перемагниченного верхнегослоя ферримагнитной металлической пленки, т.е. Н=Н (х). При постоянном магнитном поле Н изменение температуры образца вызывает вариацию величины Н (х),в результате чего граница, разделяющаяобласти с разной намагниченностью смещается в новое положение, Таким образом, если, подобрав режим напыленияпленок, создать линейное изменениеНТ) вдоль одного из направлений в плоскости пленки от Н, (Т ) до Н, (Т,), (Т -температура, при которой граница находится на левом крае пленки; Т - на правом; Т, 7 Т ), то при Т=Т+Т2 граница, определяемая значением Н=Нк, будет находиться в центре пленки. При понижении температуры граница будет смешаться вправо и при Т=Т окажется направом крае пленки, при повышении - влево и при Т=ТА граница будет располагаться на левом крае.При освещении устройства (фиг. 1) белым светом со стороны поляризатора 4,последний становится линейно-поляриэованЛинейно-поляризованный свет падает на термочувствительный элемент 1, при отражении от которого происходит поворот плоскости поляризации (имеет место магнитооптический эффект Керра). Угсд поворота плоскости поляризации зависит от направления намагниченности в термочувствительном элементе 1, поэтому плоскости поляризации света, отраженного от областей, намагниченных в разных направлениях, составляют одна с другой некоторый угол, величина которого зависит от керровского вращения в материале термочувствительного элемента 1, в реФормула изобретения1 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР.550543, кл, 001 К 7/38, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР,% 587345) кл. 601 К 7/38, 19765 0018 зультате чего после прохождения света через анализатор 5 на шкале 3 наблюдается граница раздела между двумя областями термочувствительного элемента 1, Магнит 2 одновременно обеспечивает помехоустойчивость показаний устройства по отношению к внешним магнитным полям, Причем он может быть пленочным или массивным, изготовленным, например, из соединения 5 Со. 1 ОЛинейно-поляризованный свет (фиг. 2) отражается от полупрозрачного зеркала 6 и падает на термочувствительный элемент 1. Дальнейший ход светового луча аналогичен тому, что имеет место на фиг. 1.Ширина границы раздела между двумя областями термочувствительного элемента 1 составляет не более 1 мкм, При типичных размерах термочувствительного 20 элемента (1 см) и диапазоне изменения температуры компенсации в материале термочувствительного элемента (0,1 К) предлагаемое устройство обеспечивает точность измерения 0,1 К 10 -10 К 25 при отсчете по шкале с помощью оптического микроскопа. Причем разрешающаяо способность устройства достигает 0,17 С при минимальном расстоянии, равном 2 мкм между делениями шкалы, которая зо располагается нв поверхности пленки.Инерционность устройства не превышает сотой доли секунды, так как тепловой контакт с измеряемым объектом осуществляется металлической системой с 35 высокой теплопроводностью, а именно металлическим термочувствительным элементом и магнитом при большой полезной 48 6плошади контакта. Интервал измерения температуры определяется диапазонам изменения температуры компенсации материала термочувствительного элемента, который в случае аморфных пленок гвдо линий-кобальт превосходит 100 К. Среднее значение иэмеряемьк температур определяется значением достижимых тем" ператур магнитной компенсации, и, напри мер, для аморфных пленок гадолиний-кобальт лежит в пределах от 0 до 500 К. Устройство дпя измерения температуры, содержащее пленочный термочувствительный элемент, постоянный магнит, шкалу, расположенную со стороны термочувств.".- тельного элемента, поляризатор и впали затор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения быстродействия, термочувствительный элемент выполнен в виде ферри- магнитной металлической пленки с перпендикулярной анизотропией и градиентом температуры магнитной компенсации, нанесенной нв постоянный магнит, при этом анализатор и поляризатор расположены со стороны термочувствительного элемента.