Способ измерения температуры Советский патент 1977 года по МПК G01K7/34 

1

Изобретение относится к области температурных измерений.

Известны способы измерения температуры, основанные на изменении термо-ЭДС между спаями из разнородных материалов при различных температурах (эффекты Пельтье, Эсебека) 1,2.

Недостатком таких способов является то, что используемые термодатчики имеют малую термо-ЭДС, из-за высокой концентрации у них носителей зарядов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения температуры с номон1ью пироэлектрического кристалла 3.

Так как пироэлектрик обладает спонтанной поляризацией PC, связывающей свободные электрические заряды, то любые ее изменения вызывают освобождение зарядов того или иного знака в зависимости от вида изменения («агрев или охлаждение), а следовательно, возникновение тока в измерительной цени. Крутизна спада PC увеличивается с ростом температуры. Однако если температура не меняется, то спонтанная поляризация скоро нейтралнзуется свободными зарядами из атмосферы и за счет существующей внутренней проводимости. Это является недостатком известного способа, так как датчики на основе пироэлектрического кристалла имеют низкую чувствительность и недостаточное быстродействие.

Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия.

Это достигается тем, что по предлагаемомспособу пироэлектрик возбуждают путем облучения одного из его электродов тепловыми импульсами постоянной мощности и частоты, в то время как другой электрод находится в тепловом контакте с измеряемым телом, и по величине генерируемого пироэлектриком переменного напряжения судят об измеряемой температуре.

Пироэлектрик используют в так называемом динамическом режиме, т. е. когда в нем возбуждаются тепловые колебания с амплитудой А Г около некоторой рабочей температуры Т. Если поддерживать амплитуду и частоту этих колебаннй постоянными и изменять рабочую температуру, то во внещней цепп пироэлектрика индуцируется неременный ток, возрастающий по мере повышения температуры до темиературы Кюри Т. Таким образом, каждой температуре соответствует определенная величина пиротока, так как при этом пироэлектрик генерирует переменный ток, то используя простейший усилитель, его легко усилить и измерить.

На чертеже показана схема датчика температуры для осуществления предлагаемого епособа. Датчик соетоит нз пироэлектрического кристалла 1, светодмода 2, нпзкочаетотиого генератора 3 и уеилителя е индикатором 4. На пироэлектрик падают тепловые импульсы светодиода, возбуждаемого генератором 3. Теиловые колеба.ния, возникаюгцие в пироматериале, вызывают переменный нироэлектрический ток, величина которого при различной температуре кристалла разная. Усиление и измерение пироэлектрического тока осуществляется усил1ителем 4. ПрИменяя пироэлектрические кристаллы с разными TK в качестве термочувствительных элементов, можно измерять температуру в интервале -50 -600°К. Использованнем в датчике рассмотренной конструкнии пироэлектрического кристалла германата свинца РЬзСе207 с 15%-ной добавкой кремиия Si, галлийиидиевого светодиода, усилителя иеременных сигналов с можно нолуЧИть максимальную чувствительность в интервале 20-70°С, равную k 10-4 в/град. Эти датчики могут быть использованы для измереиия температур агрессивных сред. Формула изобретения Сиособ измерения темиературы, основанный на нрнмененгии иироэлектрического кр-исталла в качестве термочувствительного элемента, о т л и ч а ю пд и и с я тем, что, с целью иовыпаения чувствительиости и быстродействия, иироэлектрик возбуждают путем облучеиия одного из его электродов теиловыми имиульсами постоянной мощности и частоты, в то время как другой электрод находится в тепловом контакте е измеряемым телом, и по величине генерируемого пироэлектриком переменного напряжения судят об измеряемой температуре. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авт. св. №. 359544, кл. G 01К 7/34, 1972. 2.Авт. св. № 354289, кл. G 01К 7/34, 1972. 3.Львов М. А. Приборы теплотехнического контроля. М., Машгиз, 1952, с. 186-191 (прототип) .