Датчик температуры и способ его изготовления Советский патент 1983 года по МПК G01K7/22 

Изобротение относится к технике измерения. температуры и может быть использовано для измерения температуры в атмосферах хлора и брома, на предприятиях галургического профиля.

Известны датчики температуры, в которых в качестве термочувствительного материала использованы оксиды переходных металлов СилО, NiO, МпО tl.

Известен споооб изготовления датчиков температуры в виде прессован|й ых и спеченных таблеток, бусинок и других форм С1 .

Такие датчики могут быть использованы в ограниченном интервале температур (до 450°С) и обладают сравнительно невысокой термочувствитель-. ностью (коэффициент термочувствйтельности 7000-11000 К).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является датчик температуры, I сртдержаадйй коаксиально-.расположенные металлическую оболочку и цилиндрический электрод с размещенным между ними -поликристаллическим термочувствительным материалом, в качестве которого использован (2.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления датчика температуры путем .размещения полнкристаллического тер-, мочувствительного материала между коаксиально расположенными металлической оболочкой и цилиндрическим . электродом и герметизации оксидного наполнителя от окружакацей атмосферы 2.

Герметизация оксидных наполнителей от окружающей среды усложняет конструкцию датчика., вызывает наличие градиента температур между наполнителем датчика и Окружающей средой, что увеличивает время нагрева датчика, т.е. повышает его инерционность, Кроме того, известная конструкция не пригодна для эксплуатации в. атмосферах хлора и брйма из-за взаимодействия герметизирующих материалов металлической арматуры и защитного покры50тия оболочки с галогенами.

Целью изобретения являемся повышение термочувствительноети, снижение инерционности и упрощение устройства, Поставленная цельдостигается тем,55 ЧТО-н датчике температуры, содержа,щем коаксиально расположенные металлическую оболочку и цилиндричеснкйй электрод с размещенным между ни ми поликристаллическим термочувстви- 60 тельным материалом, в качестве поликристаллического термочувствительного материала использован трехвалент- , вый безводный хлорид иридия,причем отношение внутреннего диаметра металли- з

ческой оболочки к диаметру цилиндрического электрода составляет 2-2,5,а отношение высоты рабочего слоя поликристаллического термочувствительного материала к его диаметру - 0,5-2.

Кроме того, согласно способу изготовления, датчика температуры путем размещения поликристаллического термочувствительного материала между коаксиально расположенными металлической оболочкой и цилиндрическим электродом, поликристаллы термочувствительн ого материала фракции 0-,010,3 ммпосле размещения между металлической оболочкой-и цилиндрическим электродом подвергаю.т прессованию под давлением 100-300 МПа.

На чертеже изображена схема датчика.

Датчик содержит коаксиально расположенные -металлическую .оболочку 1, цилиндрический электрод 2, между которыми размещен поликристалличёский Термочувствительный материал - поликристаллы трехвалентного безводного хлорида иридия .3, имекядие гранулометрический состав в интервале 0,3-0,01 мм что обеспечивает опти мальную степень пористости 0,6.

Металлические конструкции датчика могут быть выполнены из иридия или жаростойких металлов или сплавов,, покрытых иридием. Кроме иридия могут быть использованы титан или тантал. При измерениях в осушенных атмосферах хлора или брома металлические конструкциивыполняются из нержавеющей стали/

На внешней стороне металли 1еская оболочка 1 и цилиндрический электрод 2 на одном из концов могут- иметь резьбу. :

Коаксиальная форма датчика и наличие резьбы позволяют осуществлять . его крепление путем ввинчивания внеш1ней оболочки в стенки pieaKTOpoB, трубопроводов и другую аппаратуру, а наличие резьбы на электроде позволяет осуществлять с ним жесткий механический контакт, прямой контроль температуры и регулирование процессов в га лургических производствах с меньшей инерционностью и большей точностью, повысить на порядок .точность измере йий и упростить спосЬб изготовления датчика..

Трехвалентный бе.зводный хлорид иридия сохраняет неизменными электрофизические характеристики и, в первую очередь, температурную зависимость удельного объемного сопротивления в интервала температур 77-773 К в атмосферах хлора/ брома, а также воздуха, тем самым отпадает необходимость герметизации датчика.

Поликристаллы трехвалентного безводного хлорида иридия подвергаются холодному прессованию для предотвращения изменения химическогю состава, которое наблюдается в случае горячего прессования, а следовательно, и электрофизических характеристик поверхности поликристаллов в местах контакта между отдельными кристалликами. .Интервал.прессования 100-300 МП обусловлен механической прочностью запрессованйых навесок: при давлении прессования менее 100 МПа в запрессовках при эксплуатации возникают трещины или меняется расположение центрального электрода, а при давлеНИИ прессования более ЗОр МПа происходит деформирование пЬверхности кристаллов в местах соприкосновения, которое приводит к изменению концент рации электрически активных дефектов и электропроводности датчика. Кроме того, интервал прессования 100300 МПа обеспечивает степень пористости 0,6, что создает одинаковое парциальное давление галогенов или воздуха во всех точках запрессовки и способствует однородности электрических свойств прессованных поликрис таллов по оечению, . При увеличении отношения внут зеннего диаметра металлической оболочки :К диаметру цилиндрического электрбда и высоты таблетки в запрессовке возникают значительные температурные градиенты между электродом и оболочкой и по объему запрессовки, что снижает точность измерения, приводит к существованию областей с уменьшенны ми значениями парциального давления хлора или брома и ухудшает воспроизводимость результатов. Измерение температуры осуществляется замером электросопротивления между электродом и оболочкой, по величине которого определяется абсолютная величина температуры. Коэффициент температурной чувствительности такого датчика в интервале 293-673. К находится в пределах 15000285000 К, на базовом объекте - 700011000 К, что обеспечивает точность измерений до OyOOl G с использованием приборов-класса точности 0,1. Испытания показали стабильность результатов при длительной эксплуатации датчика в интервале 77t723 К до 1000 ч в атмосфере хлора без су- щественных изменений электрических параметров датчика, в то время, как ресурс работы датчика на основе - базового объекта - составил .не более 24-30 ч. . Таким образом, предложенный датчик температуры и способ его изготовления позволяют-: проводить изме|эения в агрессивных средах брома и хлора, повысить термочувствительность более чем в два раза, а также упростить конструкцию датчика температуры.

1. Датчик температуры, содержащий коаксиально расположенные металлическую оболочку и цилиндрический электрод с размещенным мезвду ними поликристаллическим термочувствиФельным материалом, о и ч а ю .щ и и с я тем, что, с целью повышения термочувствительности, снижения инерционности и упрощений устройства, в качестве поликристаллического термочувствительного материала использован трехвалентный безводный хлорид иридия, причем отношение внутреннего диаметра металлической оболочки к диаметру цилиндрического электрода составляет 2-2,5, а отношение высоты рабочего слоя йоликристаллического термочувствительного материала к его диаметру - 0,5-2. 2.Способ изготовления датчика температуры путем размещения поликристаллического термочувствительного материала между коаксиально расположенными металлической оболочкой и цилиндричес-§ клм электродом,о т л и ч а ю щ и и - (Л с я тем,что поликристаллы термочувствительного материала фракции 0,010,3 мм после размещения между металлической оболочкой и цилиндрическим электродом подвергают прессованию под давлением 100-300 МПа. tsd 4i 41 4 00