Датчик температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/40 G01K7/16 

Изобретение относится к измерени температуры и может быть использовано для измерений в высокотемпературном диапазоне. Известен термодатчик, в котором используется свойство термочувствительной среды резко изменять электрическое сопротивление при нагреве до температуры фазового перехода l Недостатками такого термодатчика являются невозможность осуществления измерений при высоких темпер турах, а также эффективного использования его в режиме непрерывного замера из-за сравнительно низкой чувствительности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик тем пературы в виде газоразрядной ячейки, подключенной к источнику питания 2J . Однако известный датчик, предназ наченный для измерения высоких температур по величине ионного тока, обладает невысокой чувствительность Цель изобретения - повышение чув ствительности датчика. Поставленная цель достигается те что в датчике температуры, содержащем герметичный корпус, заполненн термочувствительной средой, и элект роды, в качестве термочувствительно среды использован металл щелочной группы, введенный в межэлектродное пространство в количестве (0,4-2) 10 % от объема полости корпуса. На фиг,1 показан датчик температуры, общий вид; на фиг.2 - его токовые характеристики для различных металлов, используемых в качестве термочувствительной среды при напря жении электропитания датчика Датчик содержит полый корпус 1, электроды 2 и 3, подключенные через регистрирующий прибор 4 к источнику электропитания. Межэлектродное пространство б заполнено термочувствительной средой - металлом щелочной группы в количестве (0,4-2) от объема внутренней полости корпуса 1. Устройство работает следующим образом. Электрод 2 датчика закрепляют на поверхности 7 измерения (либо датчи помещают в среду, температуру которой необходимо измерить), и на элек роды 2 и 3 от источника 5 электропи тания подают напряжение Ug порядка 0,1-10 В. При нагреве происходит , испарение термочувствительной среды И, вследствие того, что металлы щелочной группы имеют низкий потенциал ионизации, термическая ионизация ее паров, что обеспечивает протекание через датчик электрического тока. С изменением температуры меняется степень ионизации паров металла и величина электросопротивления термочувствительной среды, вследствие чего датчик работает в режиме термометра сопротивления. При этом плотность тока j определяется законом Ома j -6-Е, где 6 - проводимость паров термочувствительной среды; Е - напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве датчика, равная (без учета приэлектродных эффектов) частному от деления напряжения Ug электропитания датчика на величину межэлектродного расстояния. Нижний предел диапазона количества вводимого в датчик щелочного металла связан с требованием обеспечения высокой чувствительности при использовании низковольтной аппаратуры, так как в случае заполнения датчика веществом в количестве, меньшем 0,4 10 об.%,проводимость паров щелочного металла (особенно лития) оказывается малой, внутреннее сопротивление датчика высоким, и необходимая чувствительность датчика может,быть обеспечена лишь при напряжении источника электропитания, превышающем 200-500 В. Верхний предел диапазона определяется прочностными характеристиками датчика и его ресурсом,; зависящим от степени интенсивности взаимодействия химически высокоактивной термочувствительной среды с элементами устройства. Наиболее эффективен режим работы терморезистивного датчика при температурах, превьнаакщих 1500-1800 К, тогда степень, термической ионизации щелочного металла резко возрастает, однако и при низких температурах, в частности ниже температурн испарения термочувствительной среды, засчет адсорбционных эффектов предлагаемый терморезистор оказывается эффективным устройством. Предлагаемый термодатчик позволят проводить измерение в широком темературном диапазоне, нижняя граница оторого соответствует температуре спарения щелочного металла, а верхяя определяется только прочностныи характеристиками материала коруса и электродов, он обладает выокой чувствительностью, реализует озможность использования низковольтых источниксэв электропитания.

Испытания терморезистивного датчика, имеющего объем внутренней полости 3 см и электродами площадью 1 см, заполняемого литием, калием или цезием, подтвердили эффективность его использования в диапазоне температур 700-3500 К и возможность

обеспечения в чувствительности на уровне 5-10 мА/К при питании от низковольтного {Ux 3-10 В) источника электроэнергии.

При этом плотности тока, достигаемые в дагчиКе, находятся на уровне 10-10 А/м.

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий гесметичный корпус, за- : полкенный тер «очувствительной средой, и. электроды, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с 11елью повьаоения чувствительности датчика, в качестве термочувствительной средн использован металл щелочной; группы, введенный в межэлект{юдное пространство.в количестве

51

«

О