Индуктивный датчик температуры с релейной характеристикой Советский патент 1989 года по МПК G01K7/38 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в прецизионных устройствах позиционного и пропорционального регулирования температуры и сигнализации.

Цель изобретения - повышение чувствительности датчика.

На фиг. 1 приведена блок-схема прецизионного термостата для кварцевого эталона частоты, в котором используется предложенный датчик; на фиг. 2 - зависимость выходного напряжения мостовой схемы.

Датчик состоит из катушки индуктивности с сердечником 2, выполненным из слабоферромагнитного материала, намагниченность которого обусловлена взаимодействием Дзялошинского, в частности из монокристалла бората железа РеВОз. Катушка 1 индуктивности включена в одно из плеч мостовой схемы, другие плечи которой образованы опорными элементами (индуктивность 3, постоянный резистор 4 и переменные резисторы 5 и 6). Датчик температуры имеет хороший тепловой контакт с медным экраном 7, внутри которого pasмещен кварцевый резонатор 8, температура которого должна быть застабилизирована. На медном экране 7 намотан нагреватель 9, а экран вместе с датчиком и нагревателем помещен в теплоизолирующий кожух 10. Мостовая схема с датчиком за- питывается от генератора 11 переменного тока с частотой 1070 Гц. На выходе мостовой схемы включен низкочастотный усилитель 12, выход которого подключен к одному из входов фазочувствительного детектора 13. Другой вход детектора 13 соединен с выходом генератора 11, а его выход - с входом усилителя 14 мощности, на выходе которого включен нагреватель 9.

Предложенный датчик работает следующим образом.

При температуре среды, превышающей температуру Нееля Тм 75°С, слабый ферромагнетик РеВОз находится в парамагнитном состоянии и его магнитная восприимчивость весьма мала, а магнитная проницаемость близка с единице. В этом случае индуктивность катушки 1 минимальна.

При понижении температуры и ее приближении к точке TN магнитного упорядо(Л

& vj

05 СО

ю

)

чения восприимчивость резко возрастает, что приводит к увеличению магнитной проницаемости материала сердечника и, следовательно, индуктивности катушки. Изменение индуктивности катушки датчика является его выходным сигналом и может быть зарегистрировано вторичной аппаратурой, например, включением датчика в мостовую схему переменного тока (фиг. 1). Из фиг. 2 видно, что выходное напряжение мостовой схемы изменяется в очень узком интервале температуры 0,1°. Учитывая, что величина магнитной проницаемости материала сердечника в указанном интервале температур изменяется весьма значительно (от 1 до нескольких десятков), чувствительность предложенного датчика с сердечником из монокристалла бората железа РеВОз будет в несколько десятков раз выше чувствительности известных датчиков с ферритовыми сердечниками.

При использовании предложенного датчика в схеме термостатирования (фиг. 1)

0

5

0

мостовая схема балансируется при температуре, соответствующей наиболее крутому участку приведенной на фиг. 2 характеристики. При отклонении температуры от заданного значения на выходе фазочувстви- тельного детектора 13 появляется сигнал рассогласования, который управляет усилителем 14 мощности, питающим нагреватель 9. Схема фазируется таким образом, чтобы при увеличении температуры экрана 7 ток нагревателя 9 уменьшался. Благодаря большой крутизне характеристики датчика может быть достигнута длительная стабильность температуры -0,002°.

Формула изобретения

Индуктивный датчик температуры с релейной характеристикой, содержащий сердечник с расположенной на нем катушкой, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, сердечник выполнен из монокристалла бората железа РеВОз.

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность контроля и регулирования температуры за счет увеличения чувствительности датчика. Индуктивный датчик температуры с релейной характеристикой содержит катушку индуктивности с сердечником, выполненным из монокристалла бората железа FEBO₃. 2 ил.

Фиг.1

Щых. в 50

0,1°С

I I I I ММ

7W 74,2 7Щ 74,6 7Wl°C

..