Устройство для измерения температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K7/38 

I

Изобретение относится к температурным измерениям и может йлть использовано для измерения температур различного диапазона в газовых или жидких средах и на поверхности твердых тел.

Известны устройства дня измерения температуры, содержащие термочувстш - тельный элемент, выполненный из материала, меняющего магнитные свойства при изменении температуры t 1

Неж)статками таких устройств являются ограниченный диапазон измеряемых температур и ограниче ая o6niacTb применения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее пленочный термочувствительный элемент, постоянный магнит, шкалу, расположенную со стороны термочувствительного элемента, поляризатор и анализатор , 2

Недостатками известного устройства являются низкая чувствительность и большая инерционность иэ-за конструктивноГО выполнения термочувстшстеяьшэго эле меггга.

Цель изобрететшя - увеличение чувствительности и повышение быстродействия .устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве термочувствительный элемент выполнен в виде ферримагнитной металлической пленки с перпендикулярной анизотропией и градиентом темпврату|А1 магнитной компенсации, нанесенной на постоянный магнит, при зтам анализатор и поляризатор расположены со стороны т мочувствительного элемента.

На фиг. 1 приведена схема устройства с размещением анализатора и поляризатора с учетом наблюдения поля зрения шкалы; на фиг. 2 - схема устройства с размещением анализатора, поляризатора и полупрозрачн ио зеркала с учетом наблюдения поля ения шкалы.

Т мочувствительный элемент 1 устройства (фиг. 1), выполненный в виде ферримагнитной металлической пленки с перпендикупяриой анизотропией и градиентом температуры магнитной компенсации, нанесен на металлическую подлож ку - магшт 2, который придает ему необходимую механическую прочность. Над термочувствительным элементом помещена прозрачная шкала 3, отградуированная непосредственно в градусах. Со сто роны поверхности шкалы расположены поляризатор 4 и анализатор 5. Устройство для измерения температу Ьы работает следующим образом. Металлический магнит 2, а соответственно и .металлический ферримагнитный термочувствительный элемент 1, приводится в тепловой контакт с измеряемым объектом, температура которого лежит внутри интервала измерения температуры магнитной компенсации ферримагнитной В результате этого в термочувствительном элементе 1 образуются две области с противоположными направлениями намаг ниченности и с четкой границей между ними. Положение границы определяется значением температуры измеряемого объекта Т. Отсчет температуры производитс с помощью предварительно отградуирован ной щкалы 3. Роль указателя шкалы выполняет граница между указанными выше областями термочувствительного элеменTg 1, которая наблюдается через анализа тор 5 при помощи света, поляризованного поляризатором 4. При этом поляризатор 4 и анализатор 5 установлены под углом 2oL ( - 45), а биссектриса этого, угла перпендикулярна плоскости термочувствительного элемента, причем рассто ние от поверхности шкалы до вершины того же угла равно значению Lj-tg где L - ширина поля зрения шкалы. Кроме того, поляризатор 4 и анализа тор 5 могут быть установлены взаимно перпендикулярно (фиг, 2), причем анализатор расположен параллельно плоскости термочувствительного элемента, а под углом 45 к поляризатору и анализатору установлено полупрозрачное йеркало 6, В качестве материала для термочувст вительного элемента используется двухподрешеточный металлический ферримагн тик с различной температурной зависну мог.тью намагниченности подрешеток М М- и обладающий температурой магнитной компенсации Т|. В магнитной пленке создают такой градиент температуры ма нитной компенсации, что внутри пленки образуется наклонная компенсационная оверхность, на которой результирующая амагниченность пленки равна нулю. Термочувствительным является полоение доменной границы, отсчитываемое о оси X, определяемое равенством реультирующей коэрцитивной силы образца (х) и суммой обменного поля . ежду слоями с эффективным полем аниотропии Нд(х) перемагниченного верхнео слоя в некоторой точке х , т.е. Н,(х.,) Ное+НА х)Н. (Хд). Если магнитное поле постоянного маг ита Н превышает коэрцитивную силу обазца HJ.(XQ),TO эта граница смещается и занимает положение, определяемое равенством магнитного поля постоянного магнита Н и суммой обменного поля между слоями Hog с эффективным полем анизотропии Нд(х) перемагниченного верхнего слоя ферримагнитной металлической пленки, т.е. (x), При постоянном магнитном поле Н изменение температуры образца вызывает вариацию величины Ну,{х), в результате чего граница, разделяющая области с разной намагниченностью смещается в новое положение. Таким образом, если, подобрав режим напыления пленок, создать линейное изменение Hi Т) вдоль одного из направлений в плоскости пленки от Н,(Т. ) до ), (T jтемпература, при которой граница находится на левом крае пленки; Т - на правом; Т. vTj), то при . / 2 граница, определяемая значением , будет находиться в центре пленки. При понижении температуры граница будет смещаться вправо и при окажется на правом крае пленки, при повышении - влево и при граница будет располагаться на левом крае. При освещении устройства (фиг. 1) белым светом со стороны поляризатора 4, последний становится линейно-поляризованным. Шнейно-поляризованный свет падает на термочувствительный элемент 1, при отражении от которого происходит поворот плоскости поляризации (имеет место магнитооптический эффект Керра). Угол поворота плоскости поляризации зависит от направления намагниченности в термочувствительном элементе 1, поэтому плоскости поляризации света, отраженного от областей, намагниченных в разных направлениях, составляют одна с другой некоторый угол, величина которого зависит от керровского вращения в материале термочувствительного элемента 1, в ре