ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ НА АМОРФНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЕ

Предполагаемая полезная модель относится к области измерительной техники для измерения температуры в различных областях промышленности и может найти применение функциональной электронике, акустоэлектронике, в технических устройствах противопожарной безопасности и контроля критических температур.
Известен датчик температуры / Патент РФ №2013815, H01G 7/04, G01K 7/16, 1991 г./ Датчик температуры представляет собой последовательно нанесенные на поверхность измеряемого объекта методом электрохимической анодной полимеризации подслой из высокоомной пленки полипиррола и слой низкоомной пленки полипиррола, выполняющей функцию термочувствительного элемента, на противоположных концах которого расположены электрические контакты, например, прикреплены высокопроводящим клеем на основе мелкодисперсной серебряной пасты. Высокоомный слой полипиррола используется для исключения влияния сопротивления измеряемого объекта на показания датчика в случаях, когда сопротивление измеряемого объекта сравнимо или меньше сопротивления чувствительного элемента датчика температуры.
Известен полупроводниковый датчик температуры /В.М.Ахутин, Л.А.Осипович. Миниатюрный полупроводниковый датчик давления и температуры. Приборы и системы управления. 1967, №7/. Данный датчик для содержит мембрану и корпус с приклеенными к мембране измерительным и к корпусу опорным тензочувствительными элементами на основе кремния. В качестве чувствительного элемента для измерения температуры использован терморезистор.
Известен датчик температуры /Патент РФ №2215271, G01K 7/16, 2003 г./ Датчик температуры состоит из основания, чувствительного элемента, корпуса с крышкой, кабельного вывода и кассеты в форме ступенчатого полнотелого цилиндра. В кассете выполнены вертикальные сквозные отверстия, внутри которых расположены чувствительные элементы. Чувствительный элемент состоит из сердечника с проволочным терморезистором, защитного кожуха в виде трубки, элементов крепления и фиксации токовыводов и электрических проводов. Сердечник имеет форму ступенчатого цилиндра со штырем на конце и проточкой с образованием тонкого выступа. Сердечник выполнен из высокотеплопроводного материала и покрыт тонким слоем изоляции.
2
3
Ближайшим аналогом является датчик температуры /Патент РФ №2034247, G01K 7/22, 1995 г./ В полости герметизированного корпуса размещены чувствительный элемент (ЧЭ) из нитевидного монокристалла GaAs с электрическими выводами и наполнитель из порошка AlO. Корпус выполнен из монокристаллического корунда, одна из граней нитевидного кристалла покрыта графитом. Электрические выводы, каждый из которых выполнен из двух проводников разного поперечного сечения, закреплены на стенках корпуса по длине проводника большего сечения.
Недостатком известных устройств является использование в качестве чувствительных элементов полупроводников и диэлектрических материалов, что затрудняет эксплуатацию таких устройств при относительно высоких температурах из-за значительного изменения их электрофизических параметров в результате процессов генерации носителей заряда и изменения их подвижности.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание датчика температуры, позволяющего контролировать критическую температуру нагрева, путем индукционной регистрации скачкообразного изменения намагниченности чувствительного элемента из аморфной металлической ленты на основе переходных металлов при достижении этой температуры нагрева.
Поставленная задача достигается тем, что в датчике температуры, содержащем каркас внутри которого расположен чувствительный элемент с электрическими выводами, чувствительный элемент выполнен в виде узкой полоски с наведенной осью легкого намагничивания, вырезанной из аморфной металлической ленты на основе переходных металлов, на чувствительный элемент намотана медная катушка индуктивности а на каркас намотан соленоид, выходы которого соединены с регулируемым источником постоянного электрического тока
На Фиг.1 изображен общий вид датчика температуры.
Датчик представляет собой бескорпусное устройство. Датчик содержит тонкий полый цилиндрический диэлектрический каркас 1. В каркасе на распорке из диэлектрика 2 располагается чувствительный элемент 3 в виде узкой полоски, вырезанной из аморфной металлической ленты. Длина цилиндрического каркаса 1 составляет около 2 длин чувствительного элемента 2. На чувствительный элемент в его центральной части навита медная катушка индуктивности 4, соединенная через отверстия в каркасе с триггерным устройством 5, срабатывающим при превышении определенного значения напряжения. На цилиндрический каркас вдоль всей его длины навит медный соленоид 6, выходы которого соединены с регулируемым источником постоянного электрического тока 7. Каркас с чувствительным элементом и навитым соленоидом крепится непосредственно на контролируемом объекте при помощи металлических крепежных устройств 8, не образующих короткозамкнутых витков вокруг соленоида.
Устройство работает следующим образом:
-3
-5
С целью устранения влияния процессов структурной релаксации и достижения стабильной работы чувствительного элемента представляется целесообразным проведение низкотемпературной обработки аморфной ленты без внешнего магнитного поля. Ось легкого намагничивания чувствительного элемента наводится проведением дополнительной термомагнитной обработки в вакууме 10-10 мм. рт.ст. при приложении постоянного (переменного) магнитного поля в интервале температур между температурой Кюри и температурой начала процесса кристаллизации. Обработка чувствительного элемента в указанном интервале температур позволяет произвести в нем релаксацию внутренних закалочных напряжений и создать выраженную одноосную анизотропию с заданной величиной поля наведенной анизотропии.
С ростом температуры нагрева чувствительного элемента его величина поля наведенной анизотропии линейно уменьшается. Коэффициент пропорциональности между полем наведенной анизотропии и температурой нагрева определяется эмпирически в зависимости от состава аморфной металлической ленты. Температура срабатывания готового датчика определяется силой тока в соленоиде 6, задаваемой регулируемым источником постоянного электрического тока 7.
Скачкообразное изменение намагниченности ленты, возникающее при достижении выбранной температуры, регистрируется индукционным методом при помощи катушки индуктивности и может фиксироваться при помощи триггерного устройства (при достижении критической температуры происходит однократное резкое изменение ЭДС на выводах 4 индукционной катушки).
,
где ε - регистрируемая ЭДС, Ф - магнитный поток, проходящий через поперечное сечение катушки индуктивности. Точность определения температуры срабатывания датчика определяется точностью измерений порогового значения напряжения триггерным устройством 5.
Нижняя граница температурного интервала работы датчика соответствует комнатной температуре. Верхняя граница температурного интервала работы датчика должна быть меньше температуры Кюри чувствительного элемента из аморфной металлической ленты на 50°-100°С.
Предлагаемый датчик температуры позволяет устранить влияние процессов структурной релаксации и достигнуть стабильной работы чувствительного элемента