Термометр сопротивления для измерения температуры жидкой среды и способ его изготовления Советский патент 1991 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к термометрии, а именно к датчикам, предназначенным для измерения температуры жидкой среды в бурильных скважинах на различной глубине, и способу их изготовления.

Известен термометр сопротивле ния, содержащий размещенные в корпусе чувствительный элемент на подложке ( патент Франции Мг 2393285, кл. G 01 К7/16, 1979). Недостатком известного датчика является низкая механическая прочность при воздействии повышенного давления.

Известен термометр сопротивления, содержащий керамическую подложку с нанесенным на нее термочувствительным элементом в виде слоя никеля в форме меандра (Мартон И. П., Токарский Р. Б. Чувствительный тонкослойный датчик температуры.

Экспресс-информация, приборы и элементы автоматики и вычислительной техники, ноябрь, 1979, № 42 1.. Недостатком известного термометра сопротивления является сравнительно высокая инерционность.

Известен способ изготовления термометра сопротивления, заключающийся в осаждении в вакууме слоя чистого никеля на керамическую подложку, термической обработке в вакуумеty на воздухе и формировании меандра для увеличения сопротивления т. Недостатком известного способа является невозможность получения датчика с со- противлением большим, чем 600 Ом, с низкой тепловой инерцией.

Цель изобретения - снижение постоянной времени термометра сопротивления, а

О 00

с о ю о

также обеспечение его сопротивления больше 600 Ом, без затруднений при настройке.

На фиг. 1 показён термометр сопротивления, поперечный разрез; на фиг. 2 - конфигурация меандра, сформированного посредством фотолитографии.

Термометр сопротивления (фиг. 1) содержит полированную керамическую подложку 1 из с содержанием примесей (SiOa. MgO, MnO и др.) 0,3-0,5 мае, %, толщиной 0,5-0,6 мм и размерами 10 X 24 мм, на которую осаждены адгезионный слой 2 никель-хрома и слой 3 никеля толщиной 2300- 2900 А в виде меандра, размещенную в корпусе 4 из медной фольги и пластину слюды 5, изолирующую никелевый слой 3 от корпуса. Меандр 6 (фиг. 2) снабжен контактными площадками 7 и шунтами 8 для настройки.

Термометр сопротивления изготавливают следующим образом.

Путем термического испарения в высоком вакууме ( Точч) на подложку 1 осаждают слой никель-хрома, толщиной 80- 100 А. На него, не нарушая вакуум, возгонке осаждают слой никеля толщиной 400-500 А. В этом вакууме в течение 10-20 мин полученную заготовку нагревают при 300-400°С, Затем слой никеля утолщается путем элект- ролитическсэго осаждения до размера 2300-2900 А. Посредством-фотолитографии на подложке 1 формируют меандр 6. Затем термометр сопротивления нагревают на воздухе при 230-255°С в течение 42-48 ч и осуществляют его настройку до заданного сопротивления. На контактных площадках мягким припоем закрепляются выводы. На поверхность чувствительного элемента накладывается пластина слюды 5 и подложка 1 с нанесенными на нее слоями 2 и 3 устанавливается в корпусе 4.

При изменении температуры окружающей среды изменяется сопротивление датчика. Электрический сигнал регистрируется

электроизмерительным прибором, програ- дуированным в единицах температуры.

Изготовленный по предлагаемому.способу термометр сопротивления имеет низ- кую инерционность 0,7 с, при скорости среды 0,3 м/с, его сопротивление 2000 Ом. В диапазоне 20-140°С линейность изменения сопротивления ±0,3%. Датчик может надежно работать в бурильных скважинах с давлением 600 атм.

Формула изобретения

1.Термометр сопротивления для измерения температуры жидкой среды, содержащий керамическую подложку и

термочувствительный элемент из никеля, выполненный в виде меандра, отличающийся тем, что в него введены слой никель-хрома толщиной 80-100 А, нанесенный на подложку, выполненную из окиси

алюминия с содержанием примесей 0,3- 0,5 мас.%, пластина слюды и корпус, выполненный из медной фольги, причем термочувствительный элемент толщиной 2300-2900 А нанесен на слой никель-хрома и отделен пластиной слюды от корпуса, плотно охватывающего ее и подложку.

2.Способ изготовления термометра сопротивления для измерения температуры жидкой среды, заключающийся в осаждении в вакууме слоя чистого никеля и формирования меандра, отличающийся тем, что на подложку путем термического испарения в высоком вакууме наносят слой никель-хрома толщиной 80-100 А, а затем слой никеля толщиной 400-500 А, нагревают полученную заготовку в высоком вакууме при 300-400°С в течение 10-20 мин, увеличивают слой никеля путем электролитического осаждения до толщины 2300-2900 А,

формирование меандра производят посредством фотолитографии, затем нагревают термометр сопротивления на воздухе при 230-255°С в течение 42-48 ч, после чего осуществляют его настройку.

и

1

Изобретение относится к термометрии и позволяет получить датчик с низкой тепловой инерционностью, предназначенный преимущественно для измерения температуры жидкой среды в бурильных скважинах на различной глубине. Путем термического испарения в вакууме на подложку из окиси алюминия осаждают адгезионный слой никель-хрома, на него возгонкой осаждают слой никеля толщиной 400-500 А. Полученную заготовку в этом же вакууме нагревают при 300-400°С в течение 10-20 мин. Затем слой никеля утолщают до 2300-2900 А путем электролитического осаждения. Посредством фотолитографии на подложке формируют меандр и нагревают термометр сопротивления на воздухе при 230- 255°С в течение 42-48 ч. после чего осуществляют его настройку до заданного сопротивления. Подложка с нанесенными на ней слоями никель-хрома и никеля за- с крепляется в корпусе, плотно охватываю- щем ее и пластину слюды, отделяющей от (у) корпуса чувствительный элемент из никеля. - 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

CPU2.

п

8

г а

8& «i«sd