Способ измерения температуры с помощью конденсатора Советский патент 1962 года по МПК G01K7/34 

Известные способы измерения температуры с помощью конденсатора, диэлектрнком в котором служит сегнетоэлектрик, не обеспечивают высокой устойчивости и надежности измерений.

Предложенный способ измерения температуры с помощью конденсатора, диэлектриком в котором служит сегнетоэлектрик с прямоугольной нетлей диэлектрического гистерезиса, свободен от указанных недостатков.

Достигается это благодаря тому, что измеряемые температуры определяют по амплитуде нлп времени токовых импульсов переключения сегиетоэлектрика.

На фиг. 1 изображепы кривые температурной зависимости параметров имиульсов переключепня сегнетоэлектрика ТГС; на фиг. 2 - приицнпиальиая схема сегнетоэлектрического термочувствительного конде нсаторного датчика для измерения температуры.

Сущность предложенного способа заключается в использовании объективно существующих в переключающихся сегнетоэлектркках температурных зависимостей импульсов переключения для контроля температуры.

Известно, что е повыщением темиературы максимальный ток и обратное время нереключеиня увеличиваются для сегнетоэлектрика трмг 1ицинсульфата (ТГС). Доиолнительные исследования показали ряд особенностей ТГС: так, при фиксированпой частоте, амплитуде и длительности подаваемых биполярных импульсов обнаружена высокая линейность зависимости от температуры времени -переключения и максимального тока переключения до температуры порядка 30°.

Из фиг. 1 видно, что выходное напряжение, начиная с 30°, достига№ 147815-2ет насыщения и при дальнейшем увеличении температуры начинает уменьшаться.

При увеличении температуры выше точки Кюри (49°) импульсы переключения исчезают. В области температуры от 40 до 49° наблюдается уменьшение выходного напряжения при сохранении времени переключения постоянным, что свидетельствует об уменьшении перек/)10чаемого заряда.

Независимость тока переключения сегнетоэлектриков от величины, сопротивления нагрузки позволяет получить выходное напряжение, пропорциональное сопротивлению нагрузки, что оказывается удобным, так как в этом случае имеется возможность смешения шкалы и настройки на нужную температуру.

Для обеспечения большого тока исключается необходимость подбора образцов по емкости. Могут быть также использованы тонкие и пленочные структуры, что позволяет снизить тепловую инерционность, так как появляется возможность максимально упростить работу по выбору материала и обеспечению оптимальных условий работы датчика. Сегнетоэлектрик допускает, таким образом, получение напряжения, пропорционального температуре.

Для измерения температур согласно описываемому способу предусмотрена схема, которая содержит С., - сегнетоэлектрический конденсатор из пластинки ТГС; С - интегрирующий слюдяной конденсатор;

R - переменное сопротивление; - ограничительное сопротивление; /77 - полупроводниковый триод; - коллекторное сопротивление нагрузки триода; Е - батарея запирающего смещения триода. Индексом Ek обозначено отрицательное по отношению к земле напряжение источника коллекторного питания триода.

При воздействии на вход схемы биполярных прямоугольных импульсов напряжения равной амплитуды и длительности, достаточных для полного переключения сегнетоэлектрика, в цепи его нагрузки, состоящей лз конденсатора Ci и сопротивления RI, соединенных параллельно, будут протекать импульсы тока переключения. Конденсатор С производит интегрирующее считывание, уничтожая паразитные пики, что повышает надежность и устойчивость измерений. Цепь нагрузки сегнетоэлектрика через сопротивление Rz связана с эмиттером триода /77ь нормально закрытого смещением батареи Е. Поэтому напряжение на коллекторе триода ЯГ будет равно напряжению коллекторного источника питания.

Из схемы видно, что импульсы переключения сегнетоэлектрика 0$ действуют в цени эмиттер-база триода ЯГ;. Отрицательный импульс переключения не сможет изменить состояния триода Я7|, в то же время положительный импульс действует в направлении уменьшения смещения и при достаточной его величине произойдет отпирание триода ПТ. При этом коллекторный ток будет резко возрастать, а напряжение на коллекторе - надать (по абсолютной величине). Это приведет к тому, что на выходе цепи появятся импульсы напряжения.

Предмет изобретения

Способ измерения температуры с помощью конденсатора, диэлектриком в котором служит Сегнетоэлектрик с прямоугольной петлей диэлектрического гистеризиса, отличающийся тем, что, с целыо повышения устойчивости и надежности измерения и расширения диапазона измеряемых температур, -последние определяют по амплитуде или времени токовых импульсов переключения сегнетоэлектрика.

Выходное напря/не -:-и.е Вольт

.0Ю-

Ю2030 050 ГС

Вход

Фиг. 1.

-)Г

Выход

Я,

Фиг. 2.