Способ изготовления малогабаритныхНизКОТЕМпЕРАТуРНыХ дАТчиКОВ ТЕМпЕ-РАТуРы Советский патент 1981 года по МПК G01K7/16 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к температур ным измерениям и может быть использо вано гфн изготовления низкотемператзф- ных датчиков температу зы. Известен способ изготовления датчик температуры, заключающийся в термообработке спресованной в таблетку смеси сырого и предварительно обоженаого нефтяного пека . Оцнако датчики, полученные тшсим образом, имеют большие габариты, что ограничивает их применение для исследования малогабаритных объектов, наблюдения быстрых тепловых процессов или снятия карт распределения температуры ,по поверхности небольших объектов. Наиболее близким к гфедлагаемому по технической сущности, является способ изготовления малогабаритных низкотемпературных датчиков температуры, заключающийся в создании термочуветвятельного угольного элемента вокруг двух близкорасположе1шых щзойодов. . При изготовлении датчиков ч мпературы пасту, содержащую мелкодисперсный графит, наносят на небольшой участок двух близко расположенных медных проволочек с предварительно снятым с этого участка лаковым покрытием 2j. Недостатком этого способа является то, что иапученные таким образом датчики температуры обладают много меньшей чувствительностью, чем угольные термометры с массивным термочувствительным элементом, а также худшими шумовыми характеристиками. Цель изобретения - ра аботка способа изготовления малогабаритных датчиков температуры, обеспечивающего повышение чувствительности датчиков температуры, снижение уровня шумов, а также обеспечивающего возможность надучения датчиков температуры с высокой чувствительностью для различных температурных областей. Поставленная цель достигается тем, что,заготовку из двух соприкасающихся 1ФОВОДОВ покрытых лаковой изоляцией подергают нагреву в газовой эашитновосстановитепьной среде до 78О-850С зьщерживавот при этой температуре 1О15 мин, охлаждают, сохраняя защитную среду, а после охлаждения покрывают токопровоДящим слоем и защитным покрытием, при этом используют медный привод с лаковым покрытием ПЭВ-2. У датчиков, произведенных по дфедлагаемой технологии, чувствительный угольный слой создается непосредственно на проволоке графитизацией ее собственного лакового покрытия, образуя сплошной тонкий слой, плотно прилегающий к проволочке, являющейся одновременно токоподводящим и несущим элементом датчика. На чертеже представлен датчик температуры, реализующий предлагаемый: способ, общий в.вд. дМедные проволочки 1 покрыты уголь ным слоем 2 (бывший лак), обе провол ки на небольшом участке покрыты элек тропроводящим слоем 3, соединяющим их электрически и механически. Вместе oiiH закрыты защитным покрытием 4, немного заходящим на свободные концы проволок. Изготовление датчиков температуры осуществляют следующим образом. Сложенные вместе две медные проволочки диаметром О,О2-О,07 мм в ла ПЗВ-2 наматывают, например в виде двойной спирали с шагом около 1 мм на металлический нли кварцевый кар кас а виде параллелепипеда. Каркас с намотанной на него двойной спиралью помещают ваутрь отрезка .медной то стос енной трубы длиной около 10 см диаметром 2,5гЗ см. Там же размеща спай термопары, по которой контролируется режим обжига. Медную трубу помещают в кварцевую трубу соответствующего диаметра, которую затем В канал обычной трубчатой электропечи. Через кварцевую трубу производят принудитель5-1ый гфодув водородом или любым инертным газом, обогащенным парами этилового спирта (газ пропускается через сосуд со спиртом). Пере началом продувки кварцевая тр)а пред рительно откачивается и несколько раз прополаскивается защитным газом. Д ление проходящего гаэа атмосферное, с рость Щ)ойуве 20-100 см7ми а. Конечн температура обжига 780-85О с дости гается за 2-3 ч, вьщержива.тся 1015 ,;-мин, затем печь включается Указ ные времена обеспечивают достаточную равномерность нагрева, однородность температурного поля печи и точную фиксацто конечной, (максимальной) температуры обжига, кх увеличение уже практически не сказывается на свойствах получаемых датчиков. Конечная температура обжига определяет параметры -термсдатчика: сопротивление R при комнатной температуре и скорость его роста при понижении температуры. Повыщение температуры отжига понижает сопротивление R и . скорость его роста с понижением температуры. Получение датчиков с величиной сопротивления 1О-10 Ом (наиболее удобный для измерения диапазон) в заданном рабочем интервале температур обеспечивается выбором конечной температуры обжига. Указанные пределы конечной температуры обжига (78О-850 С) обеспечивают получение датчиков для работы в области от комнатных до сверхнизких температур. Каркас с обожженной двойной спиралью извлекают на воздух после остывания печи. Не снимая спирали с каркаса на ее участки между прутками каркаса наносят капельки токопроводящей эпоксидной пасты и размазываюч- по обеим соприкасающим проволочкам на длинну 10-20 ее диаметров, замыкая их и образуя собственно датчик. После полимеризации пасты поверх нее и на соседние участки проволок наносят защитное покрытие, например эпоксидное общая длина этого участка 0,5-1 мм. Таким образом, каждый виток спирали на каркасе превращается в 2-4 датчика (в зависимости от конкретной геометрии каркаса). После затвердевания защитного слоя спираль разрезают на отдельные датчики. Предлагаемый способ позволяет изготовлять малогабаритные низкотемпературные датчики, не уступающие массивным по чувствительности и щумовым свойствам, причем можно получать датчики с заранее заданными характеристиками для более удобного применения в том или ином температурном интервале путем изменения режима термообработки в .указанных щзеделах. Датчики, из1Х)ТОЫ1енные предлагаемым способом, могут быть эффективно использованы для тепловых, в осо- бенности низкотемпературных исследова,нкях на объектах размером около 1 мм, в том числе при высоких давлениях, обеспечивая высокую точность изйюрений.

Чувствительность датчиков составляет 1СГ-1ОТ в рабочей области температур. Малая постоянная времени теплового уравновешивания датчика, обеспечиваемая его малой массой, позволяет наблюдать быстрые тепловые процессы с характерными временами до хО с (в области температур единкц градусов К). Формула изобретения

f«522SeBnoK) яЖ

изоляцией подвергают нагреву в газовой защитно-восстановительной среде до 78085О С, вьщерживают при этой температуре 10-15 мин, охлаждр от, сохраняя

защитную среду, а после охлаждения покрывают токопроводящим слоем и защитным покрытием.

провод с лаковым покрытием ПЗВ-2.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

низких температур, Приборы и техника эксперимента , № 3, 1961, с. 194.

температур. Приборы и техника эксперимента, hfe 1, 1961, с. 189 (прототип).