Устройство для контроля и регули-РОВАНия ТЕМпЕРАТуРы Советский патент 1981 года по МПК H01L31/00 G01K7/02 

чувствительный элемент введен по крайней мере, один слой оксида металла переходной группы, легированного по катионной подрешетке.

Термочувствительный элемент прикреплен к держателю через термоизолирующую вставку, а его электроды выполнены из металла с наименьшей теплопроводностью.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - зависимость i сопротивления термочувствительного элемента устройства от температуры окружающей среды.

Устройство для контроля и регулирования температуры содержит лсг точник 1 питания, исполнительный ме ханиэм 2 и термочувствительный зонд в металлическом наконечнике 3 которого разметены слой 4 стехиометричекого состава оксида металла переходной группы, слой 5 оксида металла переходной группы, легированной по катионной подрешетке, связующий сло б, подложку 7,тонкопленочные электрды 8 и защитный слой 9, прикрепленные к термоизоляционной втулке 10,.. электровыврды 11 и держатель 12.

Наличие в предлагаемом устройстве, например, двух термочувствительных слоев г стехиометрического диоксида ванадия и слоя диоксида ванадия, легированного титаном, обеспечивает двухступенчатое скачкообразное изменение силы тока через термо чувствительный датчик при двух различных температура.х. Таким образом, увеличивая количество термочувствительных слоев, легированных по катионной подрешетке соответствующими примесями, можно обеспечить многоточечную индикацию температуры.

Устройство работает следующим образом.

При температуре окружающей среды не превышающей температуру фазового перехода (ФП) термочувствительной полупроводниковой пленки, например пленки диоксида ванадия (участок а кривой на фиг. 2) термочувстви.рельный зонд находится в высокоомном состоянии, и протекающий ток, например, в обмотке реле исполнительного механизма 2 недостаточен для еесрабатывания. С повышением температу1х 1 окружгиощей среды до температуры ФП термочувствительной Jloлyпpoвpдникoвoй пленки,. например плен11Ьи диоксида ванадия стехиометрическ го состава, сопротивление ее скачкообразно падает(участок б на фиг. 2), ток в цепи возрастает, посл чего срабатывает реле исполнительного механизма, ив этот момент включается механизм, управляющий температурным режимом технологического процесса. При дёшьнейшем увеличении температуры(участок в кривой на фиг. 2) и достижении температуры фазового перехода другого елоя оксида переходного металла, легированного по катнонной подрешетке, например слоя диоксида ванадия , легированного титаном T.JX Og, сопротивление этого слоя скачкообразно уменьшается (участок г кривой на фиг. Д термочувствительный зонд переходит в проводящее состояние.Участок д кривой на фиг. 2), и в этот момент вновь срабатывает исполнительный механизм, управляющий температурным режимом технологического процесса. При уменьшении температуры окружающей среды происходит обратный процесс.

Предлагаемое устройство для контроля и регулирования температуры по сравнению с известным обладает повышенной надежностью за счет значительного упрощения конструкции. Это обуслбвлено тем,, что многослойная структура термочувствительного элемента обеспечивает многократное и скачкообразное изменение сопротивления,в результате чего исполнительный механизм срабатывает и без предварительного усиления электрического сигнала который поступает от термочувствителного элемента. Многоступенчатое изменение сопротивления термочувствительного элемента позволяет фиксировать несколько точек температурного режима технологического про-, цесса. Кроме того, температуру фазового перехода термочувствительного элемента в широком интервале температур можно совмещать с критическими точками температурного режима заданного технологического процесса путем легирования различньми примесями слоев оксидов переходных металлов по катионной подрешетке. Например, в настоящее время для регулирования температуры и сигнализации об окончании процесса варки колбасных изделий применяются терMonai« ТХК-0033 ГОСТ 6616-61. Готовность колбасных изделий контролируется регулятором, датчик тёрмопара которого устанавливается, в центре одного из батонов. Колбасные изделия считаются готовыми, если температура в центре их достигает , т.е. происходит процесс коагуляции белков. В этот момент включается сигнализация и исполнительный механизм перекрывает паровую линию. Для этого случая особенно пригоден диоксид ванадия, температура ФП которого совпгщает с температурой коагуляции белков.

Применение предлагаемого устройства для контроля и управления процессом варки колбасных изделий за счет упрощения конструкции и повышения надежности дает значительную экономию. Предлагаемый термочувствительный полупроводниковый элемент.

а также устройство в целом могут быть с успехом применены для контро ля температурного режима технологических процессов при наличии гамма или другого ионизирующего излучения. Это обусловлено тем, что термочувствительные слои оксидов ванадия являются сильно дефектшлми, и Дополнительная дефектность, вызванная ионизирующим излучением, слабо влияет на температуру фазового перехода и величину скачка электропроводности. ,

Формула изобретения

1, Устройство для контроля и регулирования температуры, содержгицее термочувствительный элемент, выполненный в виде многослойной структуры, термочувствительная область которой содержит слои из стехиометрического состава оксида металла переходной Группы, держатель, источни питания и исполнительный механизм.

подключенные последовательно к электродам термочувствительного элемент та, отличающее с я тем,, что, с целью повышения надежности и упрощения «конструкции, в термочувствительный элемент введен, по крайней мере, один слой оксида металла переходной группы, легированного по катионной подрешетке.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что термочувoствительный элемент прикреплен к держателю через термоизолирующую вставку, а его электроды выполнены из метгшла с наименьшей теплопроводностью.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ртутный термометр, ГОСТ 987175 ТПК. Указатель стандартов. М., из-во Госстандарт , 1978, т. 2.

0

2.А.А.. Бугаев и др. Фазовый переход металл-полупроводник и его применение. Л., Наука, 1979,

с. 159 (прототип).

/.

On

а

t;

о

Фиг.2.

t,C