Датчик температуры

 

: ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термочувствительный элемент из диоксица ванадия и металлические электроды, размещенные на .поверх- . ности термочувствительного элемента, от ли чающийся тем, что, с целью повышения точности контроля температуры, термочувствительный элемент датчика выполнен на .основе пьезокерамики цирконат-титанового или ниобатного состава с монокристаллическим диоксидом ванадия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Монокристаллический диоксид ванадия 0,5-40,0 Пьезокерамика цирконат-титанатного или ниобатного состава 60,0-99,5 (Л с:

«y) Яд(11) 1 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 К 7 00

t, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ,Д

1:) )м.1(., «),:(;: „)(,((60,0-99,5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ (21) 3649702/24-10

l (22) 20. 05. 83 (46) 30. 05. 85. Бюл. 9. 20 (72) В. И. Миллер, И. И. Миллер, Н. В. Шепелев, С. Л. Эберле, В. В. Шалай и Б. А. Соснин (71) Омский политехнический институт (53) 536. 5(088. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

У 1075089, кл, G 01 К 7/38, 1981.

2. Шефтель И. Терморезисторы.

М., "Наука"., 1973, с. 382 — 385 (прототип). (54)(57): ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термочувствительный элемент из диоксида ванадия и металлические электроды, размещенные на,поверхности термочувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля температуры, термочувствительный элемент датчика выполнен на .основе пьезокерамики цирконат-титанового

) или ниобатного состава с монокристаллическим диоксидом ванадия при следующем соотношении компонентов, мас. Ж:

Монокристаллический диоксид ванадия О, 5-40,0

Пьезокерамика цирконат-титанатного или ниобатного состава

11588

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к датчикам релейного типа, которые могут быть использованы в различных системах контроля температуры, 5

Известен датчик температуры релейного типа, содержащий чувствительный элемент ферромагнитного материала, обладающего скачкообразным изменением магнитной проницаемости при опреде- 10 ленной температуре Pl).

Недостатками известного датчика, являются его сравнительно большие габариты, вес и сложность конструкции.

Найболее близким к предлагаемому О по технической сущности и достигаемому результату является полупроводниковый датчик температуры резистивного типа, содержащий термочувствительный элемент из поликристаллического 211 диоксида ванадия н металлические электроды, размещенные на поверхности термочувствительного элемента (2), Недостатком известного датчика является наличие гистерезиса в его 25 температурной зависимости сопротив ления, равного примерно 3 С, что снижает точность контроля температуры объектов с использованием такого датчика. Наличие герметизированного корпуса или электроизоляционного компаунда, зацищающего чувствительный элемент датчика от воздействия окружающей среды, существенно уве" личивает тепловую инерционность

35 последнего, что также снижает точность контроля температуры при быстром ее изменении,.

Термочувствительный элемент предлагаемого датчика выполнен в виде твердотельной пластинки толщиной

1 мм, представляет собой матрицу из пьезокерамики, в объеме которой равномерно распределены монокристаллы диоксида ванадия, и изготавливается с использованием известной технологии твердофазного спекания при высокой температуре (1000 С} в защитной среде инертного газа.

Нижний предел указанного выше содержания пьезокерамики в составе термочувствительного элемента определяется технологическими возможностями получения твердотельного элемента. С дальнейшим понижением содержания пьезокерамики существенно умень" шается.механическая прочность чувствительного элемента йри термоциклировании. Верхний предел содержания пьезокерамикн или нижний предел содержания диоксида ванадия определяется минимальным уровнем выход" ного сигнала датчика — ЭДС, возникающей на его электродах при скачкообразном изменении объема монокристаллов диоксида ванадия, происходящем при температуре фазового перехода 68 С. Максимальный уровень выходного сигнала датчика зависит от размеров кристаллов исходного диоксида ванадия, типа используемой пьеэокерамики, технологии изготовления чувствительного элемента (в основном от величины давления при прессовании пластинки ) и составляет примерно

10 — 30 мкВ, Цель изобретения — повышение точности контроля температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике температуры, содержащем термочувствительный элемент из диоксида ванадия и металли- 45 ческие электроды, размещенные на поверхности термочувствительного элемента, последний выполнен на основе пьезокерамнки цнрконат-титанатного нли ниобатного состава с моно- 50 кристаллическим диоксидом ванадия при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Монокристаллический диоксид ванадия 0,5-40,0 - И

Пьезокерамика цирконат-титанатного или ниобатного состава 60, 0-99, Пример 1. Термочувствитель" ный элемент датчика изготавливался из смеси пьезокерамики индекса ЦТС-12 с химическим составом Pbzg (Z < д -

Ti о „)0 и монокристаллического дн1 оксида ванадия при следующем соотношении ингредиентов, мас. 7:

Монокристаллический диоксид ванадия О, 5 15 40

Пьезокерамика 99,5 85 60

Смесь тщательно перемешивали, брикетировали в пластинки и размеща" ли и кварцевом тигле, который уста" навливали в печи. Печь вакуумирова" лась, а затем заполнялась инертным газом (гелий), Температуру в печи медленно поднимали до 950 С и после

30 ч выдержки снижали до комнатной температуры.

Составитель В. Го.нубен

Редактор 10- Ковач Техред N.Надь Корректор Е. Рошко

Заказ 3575/41 Тираж 897 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

И И

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример 2. Термочувствительный злемент изготавливался по анало- гичной технологии из смеси пьезокерамики соста (о ypBctp,egg)NB 0ü монокристаллического диоксида вана-.. дия при соотношении компонентов, Монокристаллический диоксид ванадия 0,1 20 40

Пьеэокерамика 99 80 60

Отжиг полученной смеси осущест" ,влялся при 1230-1240 С с выдержкой в течение 30-40 мин.

58872 4

Предлагаемый датчик температуры обеспечивает повышение точности регистрации достижения критической температуры (погрешность не превьг шает (0,50 С ) и в результате своей достаточно высокой механической йрочности выдерживает значительное (более 1100 ) число термоциклову а также отличается хо- щ рошей технологичностью в изготовлении, имеет малые габариты и массу.