DE4035952C1 - Method of measuring temperature of electrical conductors - has electrode forming condenser with capacitance compared to calibration graph - Google Patents
Method of measuring temperature of electrical conductors - has electrode forming condenser with capacitance compared to calibration graphInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung der Temperatur eines elektri schen Leiters insbesondere eines Supraleiters der als flächenförmiges Gebilde auf einem Trägersubstrat aufge bracht ist.The invention relates to a method and a Device for determining the temperature of an electri 's conductor in particular a superconductor as sheet-like structure applied to a carrier substrate is brought.
Weitverbreitet sind Meßverfahren, bei denen die Tempera turabhängigkeit von Widerständen oder die Temperaturab hängigkeit der Thermospannung gekoppelter Metalle ge nutzt wird und entsprechende Sensoren verwendet werden. In dem Aufsatz "Instrumentation and methods for low tem perature measurements in high magnetic fields" H.H. Sam ple and L.G. Rubin, Cryogenics, November 1977, Seiten 597 bis 606 sind mehrere Arten von Temperatursensoren aufgeführt und es ist auf Seite 602 insbesondere auch auf die Möglichkeit hingewiesen die Kapazitätsänderung eines Kondensators mit SrTiO3 als Dielektrikum zur Tem peraturmessung zu nutzen, also einen Kondensator als Sensor anzuordnen. Measurement methods are widely used in which the temperature dependence of resistors or the temperature dependency of the thermal voltage of coupled metals is used and appropriate sensors are used. In the article "Instrumentation and methods for low tem perature measurements in high magnetic fields" HH Sam ple and LG Rubin, Cryogenics, November 1977, pages 597 to 606, several types of temperature sensors are listed and on page 602 it is particularly the possibility pointed out to use the capacitance change of a capacitor with SrTiO 3 as a dielectric for temperature measurement, i.e. to arrange a capacitor as a sensor.
Ein Sensor, bei dem die temperaturabhängige Kapazitätsände rung für Messungen bei Zimmertemperatur genutzt wird, ist aus der US-PS 48 83 366 bekannt. Dieser Sensor ist unter Verwendung eines flächenförmigen keramischen, dielektri schen Substrats, das mit Elektroden versehen ist, aufgebaut und mit einem Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material versehen. Die Temperatur des Sensors, die in einer Meßan ordnung bestimmt wird, kann deutlich von der zu messenden Temperatur eines außerhalb des Sensors befindlichen Mediums abweichen.A sensor in which the temperature-dependent capacity changes is used for measurements at room temperature known from US-PS 48 83 366. This sensor is under Use of a sheet-like ceramic, dielectri rule substrate, which is provided with electrodes and with a housing made of electrically insulating material Mistake. The temperature of the sensor in a measuring order is determined can clearly differ from that to be measured Temperature of a medium outside the sensor differ.
Aus der DE 36 11 614 A1 ist eine Anordnung mit einem ther mischen Sensor bekannt, wobei auf einem Substrat sowohl Teile des Sensors, als auch Teile einer Flüssigkristall zelle angeordnet sind. die Temperaturmessung erfolgt nach dem Prinzip eines Thermoelements. Thermoelemente arbeiten bei kryogenen Temperaturen nicht sehr sensitiv. From DE 36 11 614 A1 an arrangement with a ther mix sensor known, both on a substrate Parts of the sensor, as well as parts of a liquid crystal cell are arranged. the temperature measurement takes place after the principle of a thermocouple. Thermocouples work not very sensitive at cryogenic temperatures.
Allen Temperatursensoren ist gemeinsam, daß sie nur die Temperatur an dem Ort erfassen, an dem sie sich befin den. Inwieweit die eigentlich interessierende Temperatur gemessen werden kann, hängt davon ab, wie gut die Ankop plung des Sensors ist. Weiterhin hängt die Genauigkeit der Messung davon ab, ob das Messignal groß ist und ob im benötigten Messbereich eine starke Temperaturabhän gigkeit besteht.All temperature sensors have in common that they only the Record the temperature at the location where it is the. To what extent the temperature of interest can be measured depends on how good the ankop plung of the sensor. The accuracy also depends the measurement depends on whether the measurement signal is large and whether a strong temperature dependency in the required measuring range ability exists.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein verbessertes Verfahren und eine Einrichtung zur Mes sung der Temperatur eines schicht- oder plattenförmigen elektrischen Leiters anzugeben und zwar unter Nutzung der temperaturabhängigen Kapazitätsänderung eines Kon densators der als Dielektrikum einen Perovskit enthält.Proceeding from this, the invention is based on the object an improved method and device for measuring solution of the temperature of a layer or plate-shaped to specify the electrical conductor and using the temperature-dependent change in capacity of a con capacitor which contains a perovskite as dielectric.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Mes sung der Temperatur T mittels eines Perovskits der auf zwei gegenüberliegenden Hauptflächen mit je einer Elek trode zur Bildung eines Kondensators versehen ist und wobei die Kapazität C des Kondensators gemessen und mit Hilfe einer zuvor erstellten Eichkurve C=f(T) die Tempe ratur T ermittelt wird, und wobei als Perovskit das aus einem solchen Material hergestellte Substrat als Träger für einen elektrischen Leiter verwendet wird, dessen Temperatur T gemessen werden soll, der elektrische Lei ter 1 als erste Elektrode des Kondensators auf das Trä gersubstrat so aufgebracht wird, daß ein guter thermi scher Kontakt zwischen Elektrode und Substrat besteht und als zweite Elektrode ein beliebiger elektrischer Leiter flächenförmig aufgebracht wird. This object is achieved by a method for measuring the temperature T by means of a Perovskit which is provided on two opposite main surfaces, each with an electrode for forming a capacitor, and the capacitance C of the capacitor is measured and with the aid of a previously established calibration curve C = f (T) the temperature T is determined, and wherein as the perovskite the substrate made of such a material is used as a support for an electrical conductor whose temperature T is to be measured, the electrical conductor 1 as the first electrode of the capacitor on the carrier gersubtrat is applied so that there is a good thermal cal contact between the electrode and substrate and as a second electrode any electrical conductor is applied in sheet form.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen angegeben, die sich auf die bevorzugte Verwendung des Verfahrens zur Bestimmung der Temperatur eines Supralei ters beziehen.Advantageous embodiments are in the subclaims indicated, which relates to the preferred use of the Method for determining the temperature of a supralea ters.
Das Verfahren läßt sich gut anwenden für Temperaturmes sungen in elektronischen Schaltungen, die zum Beispiel supraleitende Leiterbahnen enthalten. In einem weiteren Patentanspruch ist eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.The method can be used well for temperature measurements solutions in electronic circuits, for example contain superconducting conductor tracks. In another Claim is a device for performing the specified method according to the invention.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen dar in, daß mit geringem Aufwand, nämlich lediglich einer zusätzlichen elektrisch leitenden Schicht auf einem Sub strat, eine sehr genaue Temperaturmessung ermöglicht wird. Es wird exakt die Temperatur am interessierenden Ort ermittelt.The advantages of the solution according to the invention are in that with little effort, namely only one additional electrically conductive layer on a sub strat, allows a very accurate temperature measurement becomes. It will be the exact temperature at the point of interest Location determined.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.An embodiment is shown below with reference to Drawing explained.
In der Zeichnung ist eine Meßanordnung dargestellt zur Messung der Temperatur eines Hochtemperatursupraleiters 1 der als epitaktische Schicht auf ein Substrat 2 aufge bracht ist. Der Hochtemperatursupraleiter 1 ist ein so genannter 1-2-3-Supraleiter (Y1Ba2Cu3O7-d). Es könnte sich bei dem elektrischen Leiter 1 jedoch auch um einen sonstigen Supraleiter oder um einen beliebigen anderen elektrischen Leiter handeln. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich lediglich auf eine bevorzugte Anwendung zur Messung der Temperatur eines Hochtemperatursupraleiters der zum Beispiel in einer elektronischen Schaltung ent halten sein kann. In the drawing, a measuring arrangement is shown for measuring the temperature of a high-temperature superconductor 1 which is brought up as an epitaxial layer on a substrate 2 . The high-temperature superconductor 1 is a so-called 1-2-3 superconductor (Y 1 Ba 2 Cu 3 O 7-d ). However, the electrical conductor 1 could also be another superconductor or any other electrical conductor. The embodiment relates only to a preferred application for measuring the temperature of a high-temperature superconductor, which can be kept, for example, in an electronic circuit.
Das Trägersubstrat 2 besteht aus Strontiumtitanat SrTiO3 oder einem anderen Perovskit, wie zum Beispiel BaTiO3. Die Dielektrizitätskonstante er der Perovskite steigt zu tiefen Temperaturen hin stark an; er beträgt etwa 1000 bei 300 Kelvin. Das Substratmaterial wird direkt als Material für den Temperatursensor genutzt. Da ein groß flächiger guter thermischer Kontakt zum elektrischen Leiter 1 besteht, kann dessen Temperatur mit hoher Ge nauigkeit erfaßt werden.The carrier substrate 2 consists of strontium titanate SrTiO 3 or another perovskite, such as BaTiO 3 . The dielectric constant e r of the Perovskite rises sharply towards low temperatures; e r is around 1000 at 300 Kelvin. The substrate material is used directly as a material for the temperature sensor. Since there is good thermal contact with the electrical conductor 1 over a large area, its temperature can be detected with high accuracy.
Der elektrische Leiter 1 wird als erste Elektrode 3 ei nes Kondensators genutzt. Zur Bildung einer zweiten Elektrode 4 ist ein beliebiger Leiter als Schicht auf der Unterseite des Trägersubstrats 2 aufgebracht. Die zweite Elektrode 4 kann zum Beispiel durch eine dünne Silberschicht realisiert werden, die zum Beispiel mit 0,1 µm Dicke gesputtert wird. Die Elektrode 4 kann sich über die gesamte untere Fläche des Substrats erstrecken oder nur über eine Teilfläche, je nach den Erfordernis sen der Temperaturmessung.The electrical conductor 1 is used as the first electrode 3 egg nes capacitor. To form a second electrode 4 , any conductor is applied as a layer on the underside of the carrier substrate 2 . The second electrode 4 can be implemented, for example, by a thin silver layer that is sputtered, for example, with a thickness of 0.1 μm. The electrode 4 can extend over the entire lower surface of the substrate or only over a partial surface, depending on the requirements of the temperature measurement.
Die Elektroden 3, 4 sind kontaktiert und über Leitungen 5, 6 mit einem handelsüblichen Gerät 7 zur Erfassung der Kapazität C und Auswertung anhand einer Eichkurve C=f(T) und Ausgabe des ermittelten Temperaturwerts.The electrodes 3 , 4 are contacted and via lines 5 , 6 with a commercially available device 7 for detecting the capacitance C and evaluating it using a calibration curve C = f (T) and outputting the temperature value determined.
In Versuchen wurde ermittelt, daß bei einem Substrat von 10·10·1 mm3 SrTiO3 sich zum Beispiel bei 300 Kelvin eine Kapazität von etwa 0,300 nF ergibt. Bei 77 Kelvin steigt die Kapazität auf etwa 1,800 nF an. Es ist somit eine starke Temperaturabhängigkeit des Substrats gegeben, so daß eine genaue Temperaturmessung möglich ist.Experiments have shown that with a substrate of 10 × 10 × 1 mm 3 SrTiO 3 , for example at 300 Kelvin there is a capacitance of about 0.300 nF. At 77 Kelvin, the capacitance increases to approximately 1,800 nF. There is thus a strong temperature dependence of the substrate, so that an accurate temperature measurement is possible.
Claims (6)
- - als Perovskit das aus einem solchen Material herge stellte Substrat 2 als Träger für einen elektrischen Leiter 1 verwendet wird, dessen Temperatur T gemessen werden soll,
- - der elektrische Leiter 1 als erste Elektrode 3 des Kondensators auf das Trägersubstrat 2 so aufgebracht wird, daß ein guter thermischer Kontakt zwischen Elek trode 3 und Substrat 2 besteht und
- - als zweite Elektrode 4 ein beliebiger elektrischer Leiter flächenförmig aufgebracht wird.
- as a perovskite, the substrate 2 made of such a material is used as a support for an electrical conductor 1 , the temperature T of which is to be measured,
- - The electrical conductor 1 as the first electrode 3 of the capacitor is applied to the carrier substrate 2 so that there is good thermal contact between the electrode 3 and the substrate 2 and
- - Any second electrical conductor is applied as a second electrode 4 .
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010040039A1 (en) | 2010-08-31 | 2012-03-01 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co Kg | Method and device for in situ calibration of a thermometer |
DE102013224806A1 (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Robert Bosch Gmbh | Device with a film capacitor and method of operation |
DE102014201781A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Infineon Technologies Ag | ARRANGEMENT AND METHOD FOR MEASURING CHIP TEMPERATURE IN A POWER SEMICONDUCTOR MODULE |
WO2016065574A1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-06 | 3M Innovative Properties Company | Capacitive temperature sensing for electrical conductor |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3611614A1 (en) * | 1986-04-07 | 1987-10-08 | Vdo Schindling | ARRANGEMENT WITH A THERMAL SENSOR |
US4883366A (en) * | 1987-09-29 | 1989-11-28 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Temperature sensor |
-
1990
- 1990-11-09 DE DE19904035952 patent/DE4035952C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3611614A1 (en) * | 1986-04-07 | 1987-10-08 | Vdo Schindling | ARRANGEMENT WITH A THERMAL SENSOR |
US4883366A (en) * | 1987-09-29 | 1989-11-28 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Temperature sensor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Brockhaus Enzyklopädie in zwanzig Bänden, 17. Aufl., 1972, Wiesbaden vierzehnter Band, S. 389 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010040039A1 (en) | 2010-08-31 | 2012-03-01 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co Kg | Method and device for in situ calibration of a thermometer |
WO2012028387A1 (en) | 2010-08-31 | 2012-03-08 | Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg | Method and apparatus for calibrating a thermometer in situ |
US9091601B2 (en) | 2010-08-31 | 2015-07-28 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg | Method and apparatus for calibrating a thermometer in situ |
US10495526B2 (en) | 2010-08-31 | 2019-12-03 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg | Method and apparatus for calibrating a thermometer in situ |
DE102013224806A1 (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Robert Bosch Gmbh | Device with a film capacitor and method of operation |
DE102014201781A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Infineon Technologies Ag | ARRANGEMENT AND METHOD FOR MEASURING CHIP TEMPERATURE IN A POWER SEMICONDUCTOR MODULE |
WO2016065574A1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-06 | 3M Innovative Properties Company | Capacitive temperature sensing for electrical conductor |
US10458860B2 (en) | 2014-10-30 | 2019-10-29 | 3M Innovative Properties Company | Capacitive temperature sensing for electrical conductor |
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