Датчик температуры и способ его изготовления Советский патент 1987 года по МПК G01K7/22 

Изобретение относится к технике измерения температуры и может быть использовано для измерения температуры в атмосфере иода, на предприятиях галургического профиля.

Целью изобретения является повышение стабильности электрофизических характеристик датчика при работе в йодной атмосфере,

На чертеже схематически изображена конструкция термочувствительного датчика.

Датчик температуры содержит ко- аксиально расположенные металлическую оболочку 1 и цилиндрический электрод 2, выполненные из никеля или жаростойких сплавов, поликристаллический термочувствительный материал 3 - полииодид кобальта или никеля фракций 0,5 - 1,0 мм. На внешней стороне металлическая оболочка и цилиндрический электрод могут иметь резьбу 4 для облегчения монтажа датчика.

Ограничение интервала поликристаллических фракций полииодидов 0,5 - 1,0 мм обусловлено тем, что при величинах фракций больше 1,0 мм возрастает интервал разброса по электросопротивлению более чем на порядок, а при величинах фракций менее 0,5, появляется эффект текучести запрессовк и наблюдается ухудшение механических характеристик.

Поликристаллы полииодида для предотвращения изменения химического с става подвергают холодному прессованию под давлением Z5 - 75 МПа, причем через каждые 25 МПа осуществляю охлаждение прессовок до исходной температуры (комнатной), предварите но поликристаллы термочувствительного материала помещают между металлической оболочкой и цилиндрическим электродом.

Интервал прессования 25 - 75 МПа обусловлен тем, что плотность запресовок при давлении 75 МПа приближается к 1, а дальнейшее повьшение да ления приводит к появлению в прессоке жидкой фазы. При давлении меньше 25 МПа резко ухудшаются механически свойства запрессовок, что приводит к выпадению электрода.

Необходимость постадийного охлаждения прессовок через. 25 МПа обуслолена тем, что при превышении давле

ния свыше 25 МПа резко возрастает те- ские свойства прототипа в атмосфеO

5

0

кучесть образцов, что затрудняет разбор пресс-формы и вызывает при этом появление сколов, треш.ин и других .дефектов.

Выбор указанных интервалов связан с индивидуальными физическими характеристиками поликристаллических полииодидов ,

Изменение температуры осуществляют замером электросопротивления между электродом и металлической оболочкой, по величине которого определяют абсолютную величину температуры,

И р и м е р 1, Поликристаллы поли- иодида кобальта с карбамидом состава .СО (Ur)1 (Т фракции 1 мм размещают между металлической оболочкой диаметром-12 мм и цилиндрическим электродом диаметром 4 мм и запрессовывают под давлением 50 МПа при комнатной температуре в две стадии (Р , 25 МПа и Р 50 МПа), выдержи- :вая между каждым прессованием 5 10-12 мин для охлаждения прессовок до исходной температуры. При выдержке менее 10 мин не происходит полное охлаждение образца, а вьщержи- вать более 12 мин нецелесообразно, так как температура образца становится уже комнатной. Перегрев образца приводит к частичному или полному расплавлению поликристаллов полииоди- да Со, Высота слоя запрес совки термочувствительного материала 36 мм, его диаметр 12 мм.

Датчик температуры, изготовленный таким способом, помещают в атмосферу иода или на воздухе и снимают Q электрофизические характеристики в зависимости от .температуры и их стабильность при повторных термообработках. Так, при- температуре 77 К удельное объемное электросопротивление ,010 Ом см, при 290 К - 4-10 Ом-см, коэффициент термочувствительности В в интервале температур 77 - 290 К составляет 9444 К,

Стабильность электрофизических характеристик определяли путем выдержки датчика в атмосфере иода при изотермической термообработке с-периодическим измерением электрофизи- .ческих свойств. Испытания показали стабильность электрофизических характеристик: 40 сут отклонения и В находили в пределах 0,2 - 1,2% и 5,2% соответственно электриче0

5

45

55

ре иода претерпели энaчитeль ыe изменения уже после 48 ч вьщержки (2 сут), при 20°С: отклонения f и В составляли соответственно 8-10 и 43%,

В таблице приведены результаты измерений электрофизических характеристик датчиков температуры, изготовленных согласно предлагаемому способу,

Ф. ормула изобретен-и я

1, Датчик температуры, содержащий коаксиально расположенные металлическую оболочку и цилиндрический электрод с размещеннь1м между ними поликристаллическим термочувствитель ным материалом, отличающий- с я тем, что, с целью повышения стабильности электрофизических характеристик, в качестве поликристаллического термочувствительного материала использованы полииодиды кобальта или никеля с карбамидом (Ur) состава СО (Ni) (Ur),, (1.), , причем отношение внутреннего диаметра металлической оболочки к диаметру цилиндрического электрода составля Со (Ur (1) 1,00 п 1,8:1

Со (Ur),J CI) 0,50 п 3,0:1

No (Ur)J CI) 0,75 п 2,4:1

LNi (Ur),J (IJa 1,10 n 2,4:1

Ni (Ur),J (t) 0,40 п 2,4:1

Co (Ur),J (I), 0,75 n 3,1:1

3,0 3,0 25 25

50 0,2-1,2 5,2

3,5 4,0 25 25 25 75 0,1-1,5 4,1

3,2 2,5 25

25 0,15-1,0 3,5

3,0 3,0 25 25 26 76 1,0-3,0 6,7

3,0 3,0 24

3,6 2,4 25 25

24 1,2-3,2 7,1

50 1,1-3,4 6,9

10

900944

ет 3,0 - 3,5, а отношение высоты рабочего слоя поликристаллического термочувствительного элемента к его диаметру составляет 2,5-4,0,

2,Датчик по п.1, о т л и - чающийся тем, что полииодиды кобальта или никеля с карбамидом (Ur) состава tCo (Ni) (Ur),-l (I имеют массовое соотношение иодид декакарбамид никеля или кобальта

и иода, равное (1,8 - 3,П):1.

3.Способ изготовления датчика температуры путем размещения поликристаллического термочувствительного материала между коаксиально расположенными металлической оболочкой и цилиндрическим электродом, отличающийся гем, что, с целью повьш1ения стабильности электрофизических характеристик, поликристаллы термочувствительного материала фракции 0,5 - 1,0 мм после размещения между металлической оболочкой и цилиндрическим электродом подвергают прессованию под давлением

25 - 75 МПа, причем через каждые 25 МПа осуществляют охлс1ждение прессовок до исходной температуры.

15

20

25

50 0,2-1,2 5,2

25 0,15-1,0 3,5

24 1,2-3,2 7,1

50 1,1-3,4 6,9

Со (UrJJ (1), 0,75 2,9 4,1 25 25

-5

(прототип)

0,30 2,5 2,0 100

Примечание, пмассовое соотношение иодид декакарбамид никеля (кобальта) к иоду. Стабильность электрофизических свойств определяли как отклонение по удельному объемному электросопротивлению ( и коэффициенту термочувствительности (В) при вьщержках в йодной атмосфере при 20 С в течение 1000 ч в

Р - Р % от начального значения:-100;

В,

100.

Составитель В.Агапова Редактор А.Лежнина Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 7890/36 Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4.

Продолжение таблицы

50 1,7-4,0 6,7 100 8,q-10,043,0

100.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить стабильность электрофизических характеристик датчика при работе в йодной атмосфере.. Между металлической оболочкой 1 и цилиндрическим электродом 2 размещен поликристаллический материал 3, в качестве которого использованы полиподиды кобальта или никеля с карбамидом, имеющие массовое соотношение иодида декакарбамида никеля или кобальта и иода, равное (1,8 - 3,0):1. Внутренний диаметр металлической оболочки выполнен равным 3,0 - 3,5 диаметра цилиндрического электрода, а отношение высоты рабочего слоя материала 3 к его диаметру составляет 2,5 - 4,0, что обеспечивает требуемую механическую прочность фиксации электрода и исключает температурный градиент между электродом и оболочкой. После размещения материала в оболочке его подвергают прессованию под давлением 25 - 75 МПа, охлаждая его через каждые 25 ffla до исходной температуры. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. сл to CD 4;ii