Устройство для измерения температуры Советский патент 1992 года по МПК G01K11/12 

Изобретение относится к электронной технике и автоматике, а именно к усовершенствованию методов регистрации температуры с помощью полупроводниковых структур бесконтактным способом.

Известно устройство для измерения температуры, состоящее из термодатчика в виде кремниевой пластины п-типа проводимости, которая легирована цинком с р 1,5 104 Ом см, на которую падает поток оптического излучения в спектральном диапазоне 0,95 ha) 0,6 эВ.

Недостатком данного устройства является необходимость приложения к образцу электрического поля, что для ряда задач технически трудно осуществимо. Кроме того, возникают сложности в использовании ряда спектральных волн, а также узкий диапазон температур.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, состоящее из термочувствительного элемента (ТЧЭ) полупроводникового композита, монохроматического источника излучения и датчика для измерения интенсивности отраженного света, пропорциональной температуре окружающей среды.

Недостатком известного устройства является узкий температурный диапазон.

Цель изобретения - расширение температурного диапазона измерения.

Цель достигается тем, что в известном устройстве термочувствительный элемент выполнен из сверхпроводящей керамики УВа2СизО -Ј , где д 0,52, а в качестве источника излучения использован He-Ne- лазер.

На чертеже показан общий вид устройства.

В качестве термодатчика использована сверхпроводящая керамика, в которой обнаружено линейное температурное изменение интенсивности полос отражения для группы полос в области Я 0,633 мкм, соответствующей линии генерации гелий-неонового лазера. Линейность обнаружена в температурном интервале 4,2-500 К, что

СО

С

VJ

х|

со

СЛ

сл

VI

значительно выше, нежели во всех известных, полупроводниковых материалах, и обусловлено особенностями зонного электронного строения сверхпроводников УВа2Сиз07-$-. Для каждой температуры существует однозначное соответствие интенсивности отраженного света.

Используемая керамика приводит к исключительно большому эффекту за счет зна- чительного температурного изменения коэффициента отражения, на порядок превышающего таковые для других материалов.

Использование постоянной длины волны от гелий-неонового лазера дает возможность применять маломощные ОКГ, что упрощает проблему соответствующих фокусировок излучений. Кроме того, отпадает необходимость приложения электрического поля к ТЧЭ.

Устройство для измерения температуры содержит 1 - источник света - гелий-неоновый лазер мощностью 5 мВт, свет от которого по волоконному жгуту 2 длиной 0,5 м, диаметром 15 мм попадает на термодатчик 3, выполненный в виде пластины из сверхпроводящей керамики УВааСизО -,

где д 0,52, диаметром 1 см, толщиной 0,3 см. По волоконному жгуту 4 отраженный сигнал поступает на кремниевый фотодиод 5 (ФК-7К). По интенсивности отраженного

сигнала устанавливают однозначную связь с температурой измеряемой среды.

Данные измерений помещены в таблице.

Из таблицы видно, что мощность отраженного излучения находится в прямой зависимости от температуры и по этой зависимости можно определять последнюю в достаточно широком диапазоне - 4,2 - 500 К.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термочувствительный элемент в виде пластины, размещенный между лазерным источником излучения и фотоприемником и оптически соединенный с ними через волоконные световоды, отличающееся тем, что, с целью расширения температурного диапазона измерения, термочувствительный элемент выполнен из

сверхпроводящей керамики УВааСизО - , где 6 - 0,52, а в качестве источника излучения использован He-Ne-лазер.

Сущность изобретения: между источником излучения и фотоприемником размещен термочувствительный элемент (ТЧЭ) в виде пластины из сверхпроводящей керамики 4Ва2СизО -5, где д 0,52. ТЧЭ оптически связан с источником света и фотоприемником через волоконные световоды. В качестве источника излучения использован He-Ne-лазер. Диапазон измерения - 4,2-500К. 1 ил,, 1 табл.