Измерительный преобразователь температуры с частотным выходом Советский патент 1987 года по МПК G01K7/01 G01K7/16 

Изобретение отиоситс:я к измерительной технике и может быть применено для измерения стационарной и пульсирующей (быстроменяющейся) температуры.

Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя.

На чертеже приведена электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит конденсатор 1, тиристор 2 и два резистивных термочувствительных элемента 3 и 4 с одинаковым по знаку ТКС, сопротивление 5 нагрузки и источник 6 питания. Резистивные термочувствительные элементы 3 и 4 могут быть выполнены на одном терморезисторе. Для этого в средней части терморезистора изготавливается дополнительный токо- вывод.

В качестве терморезистора может использоваться любой промышленный терморезистор. Могут быть применены и нитевидные кристаллы (НК) полупроводника, например кремния р-типа проводимости с ориентацией оси роста 11, что позволит регистрировать ,температуру в диапазоне 77-1100 К.НК вырастают с выгодными формами и геометрическими размерами, например (0,05x0, 05x5,0)- поэтому их без дополнительной обработки можно использовать для изготовления термочувствительных элементов. Последние ввиду высокого совершенства кристаллической структуры НК имеют высокую стабильность характеристик. Для включения НК в электрическую схему преобразователя к нему изготавливаются три омических точечных контакта и токовые выводы, например платиновые .

НК могут быть использованы в свободном состоянии и наклеенньми на подложку (не показано). В последнем случае достигается как улучшение механической прочности термочувствительных элементов, так и улучшение и метрологических характеристик. Материал подложки целесообразно выбирать с возможно большим температурны коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) по сравнению с ТКЛР полупроводника. Тогда тензорезистивный эффект не ухудшает, а улучшает чувствительность частотного преобразователя к температуре.

Лля обеспечения наибольшей чувствительности -и высокой временной стабильности сопротивление резистивного

термочувствительного элемента 4 (резистора или части резистора) должно в 1,05 - 10 раз превьш1ать сопротивление резистивного термочувствительного элемента 3 (другого резистора или

другой части одного резистора).

Тиристор 2, являясь активным элементом устройства, должен иметь высокое быстродействие, малые габариты и вес, а также невысокую стоимость

(например, тиристор КУ101Е).

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии конденсатор заряжается через сопротивление 5 нагрузки и резистивный термочувствительный элемент 3. Тиристор в это время заперт. Когда напряжение на тиристоре достигнет значения, соответствующего напряжению переключения, тиристор открывается и конденсатор разряжается через него. Так как напряжение переключения тиристора зависит от величины напряжения на управляющем электроде, изменение последнего влечет за собой изменение момента о т- крывания и закрывания тиристора.Термочувствительный элемент 4 и участок управляющий электрод - катод тиристора являются плечами делителя напряжения, приложенного к тиристору. Изменение сопротивлений плеч делителя приводит к перераспределению падений напряжения на них. Таким образом, частота следования импульсов зависит от величины сопротивления резистивного термочувствительного элемента 4 и, следовательно, является функцией температуры. При изменении сопротивления резистивного термочувствительного элемента 3 меняются ток заряда конденсатора, время его заряда и сопротивление участка управляющий электрод - анод тиристора, являющегося плечом делителя напряжения, приложенного к тиристору. Это приводит к дополнительному изменению частоты следования импульсов на выходе преобразователя. Изменения частот следования импульсов преобразователя за счет

изменения сопротивлений элементов 3 и 4 суммируются, что приводит к увеличению результирующей чувствительности преобразователя,.которая составляет 66 Гц-Ом .

3134325 4

Формула изобретения чающийся тем, что, с целью

повышения чувствительности, в него

Измерительный преобразователь тем- введен дополнительный резистивный пературы с частотным выходом, содер- термочувствительный элемент, при этом жапшй тиристор, конденсатор, вклю- оба термочувствительных элемента ченный параллельно тиристору между включены последовательно между управ- его катодом и анодом, источник пита- ляющим электродом тиристора и его ния, отрицательная шина которого сое- анодом, а общая точка термочувстви- динена с катодом тиристора, сопротив- тельных элементов соединена через ление нагрузки и резистивный термо- О сопротивление нагрузки с положитель- чувствительный элемент, о т л и - ной шиной источника питания.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение чувствительности преобразователя. При изменении сопротивления резистивного термочувствительного элемента 3 будут меняться ток заряда конденсатора 1, время заряда и сопротивление участка управляющий электрод - анод тиристора, являющегося плечом делителя напряжения, приложенного к тиристору 2, что приводит к изменению частоты следования импульсов на выходе преобразователя. Изменения частот следования импульсов за счет изменения сопротивления термочувствительных элементов 3 и 4 будут суммироваться, что приведет к увеличению результирующей чувствительности преобразователя. 1 ил. (Л со jO ю ел