Способ определения температуры Советский патент 1989 года по МПК G01J5/00 

Изобретение относится к пирометрии излучения и может быть использовано для определения распределений температур на поверхности изделий электронной техники: мощных и высокочастотных транзисторов, интегральных схем, гибридных микросборок, резисторов, тиристоров и др. в различных режимах работы с целью проверки теплового конструирования контроля технологии и качества в процессе производства и эксплуатации.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния фонового излучения и коэффициентов излучения и производительности.

Сущность способа заключается в том, что помимо последовательного измерения и запоминания сигналов пирометра в каждой i-й точке сканируемой поверхности изделия в рабочем режиме UT| и нагретого внешним источником до определенной известной температуры Т4(ит,;) дополнительно измеряют и запоминлпт сигналы пирометра в тех же точках сканируемой поверхности при температуре которая выбирается ниже температуры Т , причем значения температур TJ и Тц задают в зависимости от требуемой точности измерения и шумов пирометра, определяют значения сигналов пирометра

:л

00 СО

я

UAUTT( 1 u/WTTa Для модели АЧТ (абсолютно черного тела) при температурах Т и Т, по имеющейся зависимости сигнала пирометра от интенсивности излучения модели АЧТ в диапазоне температур, измеряемых пирометром (Тлчт ), вычисляют значение коэффициента излучательной способности Ј. для каждой точки сканируемой поверхности изделия в диапазоне температур от T| и по формуле

е „Hiii-i-HUb- .

1 иячтт,- U(4TTa

Значения сигналов пирометра для модели АЧТ при температуре Т|, равной значению емпературы в каждой i-й точке сканируемой поверхности изделия в рабочем режиме, вычисляют по формуле

%тт| + илц1т,

- и по имеющейся зависимости Ujmr

3(Тдцг ) определяют температуру TftgTf которая является истинной тем- пературой i-й точки поверхности из- делия в рабочем режиме.

При этом значения UT(. ; Ui4 ; U/WtT иЛЧТт«.; определяптся предварительно по объекту измерения для каждой точки и хранятся в памяти устройства.

При измерении объекта в рабочем режиме измеряется только значение игь .

Способ может быть реализован с помощью устройства, блок-схема которого приведена на чертеже.

Устройство содержит пирометр 1, запоминающее устройство 2, регулятор 3 температуры, блок 4 управления пирометром, вычислительный блок 5, бло 6 преобразования, блок 7 задания входных воздействий, блок 8 регистра ции, камеру 9 тепла, двухкоординатны сканирующий столик 10, блок И управления столиком.

Способ реализуется определенной последовательностью операций.

Регулятором 3 температуры задаются значения температуры модели АЧТ и производится запись значений сигнало пирометра, соответствующих каждой температуре модели АЧТ, в блок 6 преобразования. Полученная зависимость Ujmr - f (W ) хранится в памяти блока 6 преобразования.

0

5

После этого исследуемое изделие устанавливают в камеру 9 тепла, установленную на двухкоординатном сканируемом столике 10, и производят сканирование заданной площади поверхности изделия, находящегося в рабочем режиме, с одновременной записью сигналов пирометра U-ц в каждой 1-й точке поверхности изделия в эап9ми- нающее. устройство 2.

На следующем этапе производят нагрев изделия в камере ч тепла до температуры Т,, близкой к ожидаемой максимальной температуре на поверхности объекта в рабочем режиме, и сканирование заданной площади поверхности с одновременной записью в запоминающие устройство 2 значений сигналов пирометра Uf4 в каждой i-й точке поверхности. При этом с блока 7 задания входных воздействий в блок,6 преобразования вводится значение температуры Т, а с выхода блока 6 пр еобраэования в вычислительный блок Ь вводится значение сигнала пирометра Ь дцтт при температуре tf,

Измерения сигналов пирометра UT, при температуре TЈ, определенной по описанной методике, в каждой 1-й точке поверхности изделия и последо- аатепьность операций аналогичны измерениям при температуре поверхности изделия Т«. При этом координаты 1-й точки вводятся в запоминающее устройство 2 через блок 11 управления сто- лмком.

После окончания измерений в соот- иетс зии с сигналами блока 4 управления пирометром в вычислительном блоке 5 производятся последовательно вычисления значений излучательной способности Ј и истинной температуры Т ( в каждой i-й точке поверхности изделия, запись результатов вычислений производится в блок 8 регистрации.

Таким образом с высокой точностью и производительностью определены значения истинной температуры в каждой i-й точке сканируемой поверхности изделия в рабочем режиме.

Первые результаты исследования температурных полей р-п-переходов мощных транзисторов и СВЧ-днодов показали, что в диапазоне температур от 25 до 2ЬО°С достигается требуемая

5I

точность измерений (+2°С) и производительность по сравнению с прототипом возрастает в -десять раз.

Формула изобретения

Способ определения температуры основанный на последовательном измерении и запоминании сигналов пирометра в каждой i-й точке сканируемой поверхности изделия в рабочем режиме и нагретого внешним источником до определенной известной температуры Tf с последующим определением темпе- ратуры Т.,- точек сканируемой поверхности изделия, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния фонового излучения и коэффициентов излучения и производительности, дополнительно измеряют и запоминают сигналы пирометра в тех же точках сканируемой поверхности при температуре Trj, которую выбирают ниже температу

10

15

33459

ры Т , определяют значения сигналов пирометра для модели абсолютно черное тело (АЧТ) при температурах Tj и Т по имеющейся зависимости сигнала пирометра от интенсивности излучения модели АЧТ в диапазоне температур, измеряемых пирометром, вычисляют значение коэффициента мзлучательной способности для каждой точки сканируемой поверхности изделия по измеренным значениям сигналов пирометра для каждой i-й точки сканируемой поверхности изделия при температурах Тг и Та и по значениям сигналов пирометра для модели АЧТ для этих же температур и по полученным значениям сигнала пирометра для каждой i-й точки в рабочем режиме и сигналов от модели АЧТ и поверхности изделия при температуре Тд, с учетом вычисленного значения коэффициента излучательной способности определяют истинную температуру i-й точки поверхности в ра- 25 бочем режиме.

20

Изобретение относится к пирометрии излучения и может быть использовано для определения распределений температур на поверхности изделий электронной техники. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения фонового излучения и коэффициентов излучения и производительности при определении истинных температур на поверхности изделий. Предварительно производят измерение и запоминание в каждой точке объекта показаний пирометра при двух заданных температурах объекта, являющихся крайними для принятого диапазона измерений. Для этих же точек объекта в память заносятся также показания пирометра по модели АЧТ для этих же температур. Но полученным значениям пред варительно вычисляют коэффициент излучения каждой точки и по полученным значениям измерений объекта в реальных условиях вычисляют истинную темпе- ратуру каждой сканируемой точки. Способ позволяет исключить из результатов измерений как аддитивную, так и мультипликативную составляющие погрешности пирометра путем измерения сигнала пирометра в каждой i-й точке сканируемой поверхности, I ил. « fe