Способ определения температуры и деформирующего усилия

(5 )М. Кл.01 К 7/16 ГееудаРстаакный комитет СССР ю делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Институт полупроводников АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДЕФОРМ ИРУЮЩЕ ГО УС ИЛИЯИзобретение относится к термометрии и может быть применено для одновременного измерения температуры и деформирующего усилия.Известен способ определения температуры и деформирующего усилия, заклю- фо чаюшийся в измерении зависимости сопротивления полупроводникового датчика от величины деформируюшего усилия и последующем вычислении искомых величин (11.Однако известный способ не обладает требуемой точностью измерения из-запогрешности, обусловленной влиянием температуры на измерение деформации, и наоборот, влиянием деформации на15 измерение температуры.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения температуры и деформирующего усилия, заключаюшийся в измерении температурной зависимости сопротивления монокристаллического полупроводникового датчика в продольном направлении при отсутствии деформирующего усилия, измерении зависимости сопротивления датчика в том же направлении от величины деформирующего усилии, ориентировании датчика параллельно направлению усилия, измерении сопротивления датчика вдоль этого направления при воздействии измеряемого деформирующего усилия 2,Однако и этот способ не обладает требуемой точностью измерения, так как он не позволяет исключить влияние деформирующего усилия на погрешность измерения температуры и исключить влияние температуры на измерение деформации.Цель изобретения - повышение точности измерения.Указанная цель достигается тем, что измеряют сопротивление, однородного монокристаллического полупроводникового датчика при температуре окружающей среды (То) в отсутствии деформирующего усилия в поперечном направлении, затем измеряют сопротивление датчика в двук3 ,9322взаимно перпендикулярных направленияхпри воздействии измеряемых температуры.и цеформирующего усилия, величину сопротивления датчйка, соответствующую иэмеряемой температуре, находят по формулевАВЙ; (,т х)-й(т,х)Р,О) =искомую температуру определяют по зависимости сопротивления датчика от температуры, а величину деформирующего усилия находят по формулеьрт,и-ды,Лти 1Лн(т) 4 ЬЙ, т,к)-%1 т,и 1 1 нгде В, (Т,х) и й(Т,х) - измерен ные сопротивления датчика в продольном,и поперечном направлениях при воздейсвии температуры и деформирующегон4 то)й -ковффнниенв, ровный отио 1 то),шению величины сопротивления датчика в продольном направлении К (То) к вегз личине сопротивления датчика в поперечном направлении Я (ТО) при температуре окружающей среды (Т ) в отсутствии деформирующего усилия;в твИв и , - оононвннв коеффнннентовЛ. Ир пьеэосопротивления датчика в двух взаимно перпендикулярных направлениях;Пи (Т) - коэффициент пьезосопротив- гфления датчика в направлении его ориентации при искомой температуре, определяемый по температурной зависимостикоэффициента в продольном направлении,На фиг. 1 и 2 приведены граауировочные кривые полупроводникового датчика.Полупроводниковый (германиевый датчик имеет вид параллелепипеда размерами 8 Н 1 рбх 0,8 мм, имеетторцовыеконтакты 1 и 2 расположенные вдольоси, а также снабжен дополнительнымиэквипотенциальными контактами 3 и 4на боковых гранях. Контакты 3 и 4 рас-.положены на линии, перпендикулярнойнаправлению расположения первых кон- фдтактов 1 и 2,Измерение температуры и деформирующего усилия с помощью предлагаемогоспособа и конструкции термотенэодатчикапроводят при следующей послецовательно- Ысти операций. Вначале измеряют при комнаткой температуре (300 К) сопротивление оанородного датчика в двух взаимно М-. айерпендикулярных направлениях между контактами 1 и 2 (К 1(300 К) 2520,1 Ом)и 3 и 4 (КЗОО К) = 804,20 м) в отсутствии деформирующего усилия.Находят коэффициент А = й,(300 К)/Ц(ЗООК) - 3,13,Далее при 300 К проводят измерениезависимости изменения сопротивления датчика в продольном и поперечном направлениях ао величины приложенного вдольдатчика деформирующего усилия и в области линейной зависимости определяюткоэффициенты пьезосопротивленияЛ" ( 300 К) = 43,0, У н( 300 К)=)с( 300 К) /Л ( 300 К) - 7,41.Затем измеряют температурную зависимость сопротивления нецеформированного датчика между контактами 1 и 2(й и(Т и температурную зависимостькоэффициента пьезосопротивления Лп(Т)и строят граауировочные кривые (фиг, 2,кривые 1 и 2 соответственно),Далее прикладывают оаноосную нагрузку вцоль оси датчика (при проверке точ, ности способа она ыла заранее известнаи равна 300 кг/см ) и понижают температуру термотензодатчика в криостате до273 К,С помощью цифрового универсальноговольтметра типа Щизмеряют сопротивление датчика в двух взаимно перпендикулярных направлениях при приложенномаеформирующем усилии йри температуреработы датчика межау контактами 1 и 2( Р 1 (Т) ин 2110,6 Ом)и контактами 3и 4 (й) (Т) = 687,80 м),В соответствии с предлагаемым способом, далее вычисляют величину процольного сопротивления нецеформированногодатчика при температуре работы датчикапо формулевй-й( ==(,8 Ом.Затем иэ определенного значенияЙ (Т) и используя градуировочную кривую, представленную на фиг. 2, кривая 1,определяют искомую величину температурыТ = 273+0,1 К.Следующей операцией является определение величины коэффициента пьезосопротивлеиия при температуре работы датчикаЛи (273 К). исходя иэ установленногозначения температуры и граауировочнойкривой Л"(Т), представленной на фиг. 2,кривая 2:Л"(273 К) кн 62,0 10" кг см,