Измеритель температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/32 

Изобретение относится к технике измерения температуры, а точнее к измерителям температуры, действие которых основано на изменении резонансной частоты чувствительного эле мента при изменении температуры Известны измерители температуры, содержащие блок возбуждения колебаний, соединенный с чувствительным элементом, выполненным, например, из ниобата лития fl , кварца t2j. Недостатками таких измерителей являются-узкий диапазон измеряемых температур, сложность, изготовления чувствительного .элемента С заданными характеристиками. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является из меритель температуры, содержащий .термочувствительный элемент, расположенный между катушками возбужде ния и связи, соединенными с блоком возбуждения колебаний, измеритель частоты, подключенный к блоку возбуждения колебаний, а также постоян ный магнит З J. Недостатком данного измерителя является узкий диапазон измеряемых температур, а невозможность подстройки температурного коэффициента частоты (ТКЧ) измерителя темпе ратуры„ Цель изобретения - расширение верхнего предела диапазона измеряемых температур и обеспечение возмож ности изменения ТКЧ. Поставленная цель достигается. ;.. тем,что в измеритель температуры вве ден источник регулируемого магнитного поля, в которое помещен термочувствительный элемент, выполненный из анизотропного антиферромагнетика. На фиг. 1 представлена конструкци измерителя темпера туры на фиг.2 зависимость температурно-частотных характеристик измерителя от величины внешнего магнитного поля Н с термочувствительным эленентоь4 из гематита Измеритель температуры содержит термочувствительный элемент 1, кото рый с помощью траверс крепления 2 с зазором расположен между катушками возбуждения 3 и связи 4 (часть катушек не показ ана), блок возбуждения колебаний 5, измеритель частоты б и источник регулируемого магнитного поля 7 i Термочувствительный элемент выпол нен из высокотемпературного анизотро ного антиферромагнитного материала с анизотропией типа легкая плоскость, т.е. таких кристадлов, в ко торых ; магнит ные моменты ионов в сос тояПии равновесия ориентируются в базисной кристаллографической пл эскости, с плоскостью, перпендикулярной кристаллографической оси .третье го порядка,например,гематита () . Для устранения нежелательных факторов, влияющих на резонансные свойства чувствительного элемента, он может быть защищен герметичным немагнитным кожухом. Для того, чтобы катушки связи и возбуждения не оказывали влияния друг на друга, они намотаны ортогонально друг к другу, а их оси для эффективности возбуждения направлены под углом 45 к направлению внешнего магнитного поля Н, Измеритель температуры работает следующим образом С блока возбуждения колебаний на 3 подается сигнал с изменяющейся во времени частотой.При совпадении частоты сигнала возбуждения с собственной резонансной частотой термочувствительного элемента 1 в катушке связи 4 наводится сигнал максимальной амплитуды. Частота наведенного сигнала однозначно соответствует температуре, при которой находится термочувствительный элемент. Измеритель температуры также может быть построен по схеме автогенератора. В этом случае в качестве блока возбуждения используется усилитель, в цепь положительной обратной связи Которого включаются катушки возбуждения и связи. При этой частота генерируемых колебаний однозначно связана с измеряемой температурой. Как видно из зависимостей, приведенных на фиг. 2., собственная резонансная частота термочувствительного элемента при значении магнитного поля, превышающего некоторое значе-ние К , линейно изменяется с температурой, а изменение величины магнитного поля вызывает изменение ТКЧ. Увеличение силы-магнитного поля приводит к уменьшений) величины ТКЧ. Такой характер зависимости определяется сильным вкладом магнитной подсистемы кристалла в механизм магнитоупругих а сустических колебаний термочувствительного элемента. Зависимость ТКЧ термочувствительного элемента от величины внешнего магнитного поля позволяет производитьподстройку.ТКЧ измерителей температуры и тем самым добиваться высокой идентичности их параметров. Использование измерителя температуры на основе термочувствительного элемента из высокотемпературного анизотропного антиферромагнетика позволяет расширить верхнюю границу измеряемых температур до +400С, при сохранении высокой чувствительности линейности преобразования, обеспечить возможность подстройки ТКЧ измерителя температуры. Так измеритель температуры с термочувствительным элементом из

гематита имеет диапазон измеряемых .температур от -10. до и более. Нижняя граница - измерения -. определяется температурой перехода Морина в гематите,обусловленного ориента- ционным переходом материала из легкоплоскостной слабоферромагнитной фазы в антиферромагнитную с анизотропией типа

а верхняя температурой фазового перехода в точке Нееля (Т ).

Линейность измерителя температуры лучше 0,15% в диапазоне температур О - 210°С. Диапазон перестрой:ки ТКЧ 4,5«10 - 4-10 зг ад . Точ ность измерения темпетаруры М),,

ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРЙФУРЫ, соIдержащий термочувствительный элемент, расположенный между катушками воэбуж- дения и связи, соединенными с блоком возбуждения колебаний, измеритель частоты, подключенный к блоку возбуждения колебаний, о.тличающийс я тем, что, с целью расширения верхнегх) предела диапазона измеряе1Ф1х температур и обеспечения возможности изменения температурного козф фициента частоты, в него введен.источник регулируемого магнитного поля, в которое помещен термочувствительный элемент, выполненный Я9 анизотропного антифер-. ромагнетика.

-10

ic

т