JPH087103B2 - 物理量特に温度測定用電気インピーダンス検出器及び該検出器の製造方法 - Google Patents

物理量特に温度測定用電気インピーダンス検出器及び該検出器の製造方法

Info

Publication number
JPH087103B2
JPH087103B2 JP5075840A JP7584093A JPH087103B2 JP H087103 B2 JPH087103 B2 JP H087103B2 JP 5075840 A JP5075840 A JP 5075840A JP 7584093 A JP7584093 A JP 7584093A JP H087103 B2 JPH087103 B2 JP H087103B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detector
glass
fiber
electrode
thread
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5075840A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06160201A (ja
Inventor
ヘイキ・ツルテイアイネン
Original Assignee
バイサラ・オイ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by バイサラ・オイ filed Critical バイサラ・オイ
Publication of JPH06160201A publication Critical patent/JPH06160201A/ja
Publication of JPH087103B2 publication Critical patent/JPH087103B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G01N27/225Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity by using hygroscopic materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/34Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using capacitative elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、当該電極間で測定される物理量
を示す電気インピーダンスが測定される電極を含み、及
び該電極間にそのインピーダンス特性が測定されるべき
物理量の関数である活性物質が存在する物理量特に温度
測定用の電気インピーダンス検出器に関する。さらに本
発明は、物理量特に温度又は相対湿度の測定用に意図さ
れた電気インピーダンス検出器の製造方法に関する。
【0002】多数の応用において、高速、小型及び低放
射誤差が、測定検出器、特に温度測定を意図した検出器
から必要とされている。かかる要求は、例えばラジオゾ
ンデの温度検出器においては特に厳格である。多くの応
用において、対応する特性が相対湿度測定用の検出器か
らも必要とされている。例えばラジオゾンデの温度検出
器として先行技術に知られるように、一般にその活性物
質が、温度に依存する誘電性をもつセラミックである容
量性検出器が使用される。しかしながら先行技術のガラ
スセラミック温度検出器は比較的大形であるので、その
速度及び放射誤差について幾分改善が必要である。太陽
放射によって生じる放射誤差は、従来技術の温度検出器
を使用するラジオゾンデによる温度測定における最も重
要な問題点となってきた。ラジオゾンデ及び同等物にお
ける容量性検出器の他に、抵抗温度検出器及び熱電対も
また使用されてきた。
【0003】先行技術において、容量性湿度検出器は、
そのキャパシタンスにおいて使用された誘電物質が、そ
の誘電定数がそれにより吸収された湿度の関数であるポ
リマー、セラミック、ガラスセラミックであることが知
られている。これらの検出器の速度及び対応する特性に
関しても、特にラジオゾンデ応用の面で開発が必要であ
る。先行技術のインピーダンス検出器及び同等物の製造
方法は複雑であり、しばしば自動化が困難であり製造の
自動化工程に適用が困難である。
【0004】先行技術において、ある種のガラス又はガ
ラスセラミック物質の誘電性が温度に依存することが知
られている。この点について及び本発明に関連する先行
技術に関して以下の論文を参照する。 (1)科学機器の概説、42巻、No.5、1971年
5月W.N.Lawless:「低温ガラスセラミックキャバシタン
ス温度計」 (2)日本応用物理学会誌、30巻、No.6A、19
91年6月、pp.L988−L990、Masashi Onis
hi, Michihisa Kyoto 、及びMinoru Watanabe 「ガラス
延伸法によって形成されたBi−Pb−Sr−Ca−C
u −Oガラスセラミック繊維の性質」 (3)プロシーディングス センサ91年第19回会議
1991年5月16日、Vol.IV、pp237−24
6、Th.Hubert ,U.Banach: 「温度湿度測定容量性セン
サ用ガラスセラミック」 (4)応用光学、12巻、No.1、1973年1月、
pp.80−83:S.G.BishopとW.J.Moore:「カルコゲ
ナイドガラスボロメーター」 上記引用の論文(2)において、ガラス延伸法によって
生成したガラスセラミック繊維の超伝導性が扱われてい
る。本発明において、適用可能な場合は該論文中に示さ
れたガラス延伸法及びガラス原料を使用することができ
る。上記論文(3)ではガラスセラミックをベースとす
る湿度検出器が記載されている。
【0005】本発明に関連する先行技術に関し、さらに
容量性温度検出器が特に低温(T=1〜20°K)測定
に関して記載されている米国特許第3,649,891
号が参照されている。引用した特許において、検出器キ
ャパシタンスの誘電物質は制御下でガラス母体中結晶化
されたチタン酸ストロンチウム(SrTiO3 )であ
る。該容量性検出器はそのガラスセラミック物質の誘電
定数が、温度が当該温度域に低下したときに急速かつ同
等に低下するので特に低温の測定に適合する。該米国特
許中の検出器キャパシタンスの建造は極めて大型でかつ
形式的であり、低速度及び放射誤差において、例えばラ
ジオゾンデ又は同等物用の温度検出器として適さない。
【0006】本発明の目的は先行技術の電気インピーダ
ンス検出器及びその製造方法、特に温度検出器をさらに
発展させ、前記欠点を本質的に解消することである。本
発明の他の目的は、有利な単価及び画一的な品質、性能
の検出器の製造を可能にするインピーダンス検出器の製
造方法を提供することである。本発明は、特に小型で低
質量でかつ高速、低放射誤差のインピーダンス検出器を
提供することを目的とする。前記との関連において、本
発明の目的は特にラジオゾンデ用の温度検出器に適する
新規なインピーダンス検出器を提供することであり、該
検出器の操作の原理は抵抗性又は容量性のいずれかであ
る。
【0007】前記及び以下で述べる目的の達成におい
て、本発明に従った検出器は、検出器の活性物質がガラ
ス延伸法によって製造された非常に薄い糸状のガラス又
はガラスセラミック繊維であることを主に特徴とするも
のである。他方、検出器の製造のための本発明方法は主
に以下のステップの組み合わせにその特徴を有する。ほ
ぼ環状断面の連続性検出器繊維糸を、適当な電気的性質
を有する検出器用活性物質を提供する1又は2以上の添
加物との混合物である溶融ガラスミックスで知られるガ
ラス延伸法によって製造するステップ。該検出器繊維糸
がガラスセラミックの形へ熱処理によって結晶化され又
はその物質が選ばれるか処理されるかして、キャパシタ
ンス及び/又は抵抗が温度又は特定の場合には活性物質
によって吸収された水の量に依存する活性検出器物質が
生産されるステップ。個々の検出器に対して該検出器繊
維糸が適当な個数のピースに切断され、各ピースに端子
が形成され及び/又は端子が接続され、及び/又は糸の
延伸段階で形成された電極へ端子が結合又は接続され、
その端子間で検出器のインピーダンスが測定できるステ
ップ。
【0008】本発明の検出器は好ましくは例えばいわゆ
る二重るつぼ法の使用による連続的方法としてのガラス
延伸技術によって作られた検出器繊維糸から製造され
る。検出器繊維糸の延伸はガラス形状で行われる。もし
ガラスセラミックが活性物質として使用されるならば、
ここにおいて検出器の活性層はガラスセラミックの形状
へ結晶化され、その誘電性及び/又は抵抗が活性物質の
温度に依存する物質が生成される。本発明による検出器
は、その物質又はその物質のある程度の成分が通例温度
に関して測定される物理量にその誘電定数又は抵抗が依
存する物質である環状断面の連続性検出器糸からつくら
れている。また、いくつかの例外的ケースにおいても、
本発明方法により相対湿度用のインピーダンス検出器を
製造することが可能であり、この場合、活性ガラスセラ
ミック物質の誘電定数は物質によって吸収された水の量
に依存するように定められている。
【0009】仮の推定によれば、本発明の応用の最も有
利な形態は、ラジオゾンデ用に意図され、そのキャパシ
タンスが温度TがT=−90°C〜+45°Cの範囲で
変動して測定されるときに一般的にC=3〜10pFの
範囲である容量性温度検出器である。ガラス延伸技術の
手段によって作った連続性検出器糸から概して約1〜5
cmのピースを切断し、それらのピースへ糸の延伸工程に
おいて中心電極を形成し、ピースへ電極が付着され、及
び/又はその繊維糸の外面上に連続工程で連続性検出器
糸を作成することを可能にすべきとの目的で適当な導線
パターンを例えばフォトリトグラフ法によって作成す
る。以下において、本発明は添付図面の図に表された本
発明の例示的実施態様を参照して詳細に記載されるが、
本発明は該実施態様の詳細に決して厳格に限定されるも
のではない。
【0010】
【実施例】第1〜4図は本発明による好ましい容量性又
は抵抗性温度検出器を示す。第5A,5B及び5C図は
本発明による抵抗性温度検出器を示す。第6〜8図は本
発明に従った該検出器の製造方法の模式図である。第9
図は該方法によって製造された容量性温度検出器を示
す。
【0011】第1図によれば、前記容量性温度検出器は
糸状の非常に細い環状断面のガラス繊維10を含み、中
にプラチナ等の金属から成る1本の中心電極及びその周
囲に1層のガラスセラミック環状層12がある。ガラス
セラミック層12上に密閉した1層の環状ガラス層1
3、及びその上に1層の伝導性電極層14があるので、
構造は同軸である。測定されるキャパシタンスCは電極
11と14の間に形成される。このキャパシタンスCの
誘電体は連続して接続された層12及び13から成り、
その層のガラスセラミック層は例えばバリウム−ストロ
ンチウム−チタン酸塩、Bax Sr1-x TiO3 であ
る。このガラスセラミック及び他の対応するガラスセラ
ミックの誘電定数は温度に依存する。ガラスセラミック
を取り囲む密閉したガラス層13は誘電体層12の活性
物質への湿気の進入を防止する。
【0012】ガラスセラミック物質は誘電定数に影響を
及ぼす湿気を吸収し、このため温度測定において誤差を
生じる。この現象は相対湿度用容量性測定検出器におい
て利用できる。本発明方法によれば、第1図に示される
連続性検出器繊維から約1〜5cm、好ましくは約2cmの
長さのピースが切断される。検出器繊維10は非常に細
く、その外径Dは好ましくはD=25〜500μmの範
囲内である。例えば、2cm長の検出器において、温度T
が20°Cでの電極11及び14間で測定されたキャパ
シタンスCは5pFである。温度が−90°C〜+45
°Cの範囲で変化する場合は、キャパシタンスは3〜1
0pFの範囲で変動し、そして検出器キャパシタンスC
は検出器によって検出可能な温度Tが上昇した時、ほぼ
直線的に増加する。第2A図及び第2B図に示した容量
性温度検出器は、例えば接着接合15の手段によってそ
の長さLに沿って一緒に接合されている二本の検出器繊
維10A及び10Bから成っている。キャパシタンスC
が形成され、中心電極11a及び11Bの間で測定され
る。検出器キャパシタンスCの範囲は寸法Lを変更する
ことによって調整できる。寸法Lは一般に5cmより小さ
く、一方繊維10A及び10Bの外径Dは一般に25〜
500μmの範囲内である。第2A図及び第2B図に示
される検出器構造においては、第1図で必要とされるよ
うな外部電極14が全く必要とされないことは長所であ
る。
【0013】第3A及び第3B図に示した検出器は、一
本の検出器繊維10Cから成る。この検出器繊維中には
金属性の中心電極11はないが、その容積は1本のガラ
スセラミックの内部繊維12によって完全に占められ、
その上に1層の密閉したガラスシールド13がある。該
層13上には、接合部15a及び15bの手段によって
金属電極ワイヤー16A及び16Bが長さL上に取り付
けられ、該検出器キャパシタンスCは該電極ワイヤー間
で測定される。
【0014】第4A図及び第4B図に示される検出器は
長さLの1個の検出器繊維ピース10Dから成り、その
ピース10D上に導線パターン14a及び14bが与え
られている。これらのパターン間には、導線パターン1
4a及び14bを互いに分離する軸絶縁ギャップ17a
及び放射状絶縁ギャップ17bがある。第4A図及び第
4B図に示される構造は、抵抗性温度検出器、湿度検出
器又は若干変更した容量性検出器のいずれかとして使用
できる。第4A、第4B図に示されるような構造が湿度
検出器として使用される場合は、ガラスセラミックはそ
の誘電定数が該物質によって吸収された湿度に依存する
1種の物質である。湿気は中間領域17a及び17bを
通って、また必要ならば長さLo内に置かれ、非常に薄
く作られるため湿気を透過するがなお電気伝導性である
導線パターンを通して前記物質12へ接近する。第4A
図及び第4B図に示されるような構造が抵抗性湿度検出
器として使用される場合は、該物質12はその抵抗が温
度に依存するガラスセラミックである。第4A図及び第
4B図の構造が容量性検出器として使用される場合は、
第3A図に示されるような密閉層13がガラスセラミッ
ク12の周囲に置かれ、導線パターン14a及び14b
が該層13上に与えられる。検出器の抵抗R又はキャパ
シタンスCは該導線パターン14a及び14bの間で測
定される。
【0015】第5A図、第5B図及び第5C図には、本
発明による抵抗性温度検出器が示され、そこでは導線パ
ターン14c及び14dはガラスセラミック繊維10E
上に形成され、そのパターン14c及び14dは絶縁ギ
ャップ17cにより相互に分離される。ガラスセラミッ
ク物質12の抵抗率は温度に依存する。検出器の抵抗R
は室温で10KΩのオーダーであり、温度−90°Cで
1MΩのオーダーである。この抵抗は導線パターン14
c及び14dの間で測定される。
【0016】以下に第6,7及び8図を参照して、検出
器特に容量性温度検出器の製造のための本発明に従った
好ましい方法が記載される。本方法において、多数の観
点から先行技術の光ファイバーの製造方法及び装置にお
いて使用されたものに類似の装置及び方法ステップを使
用することが可能である。以下には単に一の好ましい製
造方法が記載されており、本発明の範囲に含まれる方法
が前記方法と実質的に異なるであろうことが強調される
べきである。本発明において、その誘電定数が測定され
る物理量に依存する成分が加えられている物質を使用す
ることもできる。第6A図によれば、検出器繊維糸10
の延伸はそれ自体が光ファイバーの製造で知られている
いわゆる二重るつぼ法を用いることにより行われる。本
方法において、一個が他の内側に置かれた、つまり1個
の外側るつぼ21と1個の内側るつぼ22を含むるつぼ
ノズル装置20が使用される。該外側るつぼ21の底部
には1個の環状ノズル23があり、そして該ノズルの内
側には内側るつぼ22の底部へ開いた1個の内側ノズル
24がある。該外側るつぼ21はガラス物質G、例えば
溶融状態のアルミノケイ酸塩ガラスを含み、該内側るつ
ぼ22は溶融コアガラスCを含む。
【0017】容量性検出器に適する活性物質の実施例 a)アルミノケイ酸塩ガラスをベースとする物質 コアガラスCをバリウム、ストロンチウム、チタン、シ
リコン及び酸化アルミナの混合物から作った。この混合
する割合の例はBaO:5%、SrO:30%、TiO
2 :35%、SiO2 :20%、Al2 O3 :10%で
ある。バリウムと酸化ストロンチウムの割合によって、
該電性の温度依存曲線の型に影響を及ぼすことが可能で
ある。前記組成はゾンデへの利用に適している。繊維1
0が延伸される時繊維は急激に冷却され、この場合ガラ
ス様(無定形)形状となる。熱処理で繊維を例えば11
00°Cで2時間熱し、これによりガラスマトリックス
中にバリウム−チタン及びストロンチウム−チタン結晶
が存在するガラスセラミック物質が製造される。 b)アルミノホウ酸塩をベースとする物質 組成は酸化ケイ素のすべてをホウ酸B2 O3 で置き換え
た以外は前記と同様である。この場合、熱処理は例えば
850°Cで1時間である。抵抗性検出器に適する活性
物質は、例えばカルコゲナイドガラスであり、これは半
導体であり繊維に延伸できる。文献によれば、カルコゲ
ナイドガラスTi2SeAs2 Te3 はボロメーターへ
の利用に使用されている(論文(4)から引用)。この
ようにこの物質はガラスであり、ガラスセラミックでは
ない。
【0018】繊維糸10が延伸される時は、それは急速
に冷却され、それにより該表面層13及び該コア層12
ともガラス形状のままである。本発明における非常に重
要なステップは、繊維糸が延伸された後に繊維糸に加え
られる熱処理であり、その処理においてストロンチウム
−チタン及びバリウム−チタン結晶がコアガラス部12
の中に形成される。温度プロフィル及び熱処理の最高温
度の手段によって結晶サイズに影響を及ぼすことが可能
で、それにより該電性及び繊維糸の温度依存性を制御し
定めることができる。結晶化の熱処理は極めて長時間を
要するので、リール上に置いた1本の繊維へ熱が与えら
れるのが好ましく、それゆえ繊維のバッチが延伸された
後にリール全体を熱処理オーブン中に置くのが好まし
い。第6B図は前記コア部12及び表面層13を含む1
本の繊維糸10の軸断面図である。ガラス延伸法におい
ては繊維糸は自然に環状になる。本発明において非常に
重要である前記熱処理に関して、最初に前記した引用論
文(1)及び(3)をその中のドーピング剤の濃度と同
様参照する。
【0019】他に代わり得る実施態様として、前記繊維
糸10の延伸方法との関連で電極ワイヤー11をワイヤ
ーリール25から繊維(第6A図で点線で示される)へ
送ることが可能であり、この場合第2A図及び第2B図
に示したものに類似の繊維糸10A及び10Bが生産さ
れ、これは第6B図に示されるものと相違する。1の代
用法として、ガラスチューブブランクの内側へ金属棒を
入れ金属棒及びガラスチューブをいっしょに繊維中に引
くことにより、又はまず中空繊維を製造しその後その内
側を金属化することによって1本の内側電極を繊維の内
部へ入れることができる。後者の場合、該繊維の構造は
固体中心電極11の代わりに中空の管状中心電極が存在
する以外には他の観点において第1図に示したものに類
似している。内部が中空である後者の構造は、ガラス繊
維10中の中心ホールを通る熱の伝送がより効率的にな
り、それにより検出器の操作がより迅速になり、また反
応時間がより短くなる点において有利である。前記ガラ
ス繊維10のコア部の結晶化の後、該繊維糸は適当なペ
ーストで被覆される。これは例えば第6C図において示
されたような手段によって実施される。被覆されるガラ
ス繊維糸10は、例えば第6B図に示されるように、出
発リール28からるつぼ26へその底部に設けられたホ
ール26aを通り、さらに焼結炉27を通って通過され
る。該るつぼ26は適当なコーティングペーストPを含
む。焼結炉27の後、その断面が第1図に示されるもの
に類似する繊維10Pが受け取りリール29上に延びて
いる。第6C図に示した方法は、光ファイバーのコーテ
ィングで知られ、一般に使用されているコーティング方
法である。ペーストコーティング及び焼結の代わりに、
蒸着等の公知の他のコーティング方法を用いることがで
きる。
【0020】第1図に示される電極14、第4A図及び
第4B図に示す電極14a及び14b、及び第5A、5
B、5C及び9A、9B、9C図に示される電極14
a、14b、14c及び14dのようなガラス繊維糸1
0上に施される電極及び電極パターンが、例えば第7図
に模式的に示されるフォトリトグラフ法によって製造さ
れる。本方法においては、繊維10は第6C図に関連し
て前記された底部中にホールを有するるつぼ26によっ
て被覆される。ここにおいて、被覆されたガラス繊維糸
10は出発リール30から露光ユニット31を通ってフ
ォトレジストの一定領域が露光される光源32へ送られ
る。露光ユニット31に続いて、繊維10はガイドロー
ル33及びその中でレジストが現像薬Dにより処理され
る現像タンク34中のドラム35へ送られる。該繊維糸
10はさらにそこで露光領域がエッチング薬Eによって
エッチされるエッチングタンク36内のドラム37を通
過し、そこで繊維糸10はガイドロール33を通って薬
剤Fが該レジストを溶解する溶解タンク38内のドラム
39へさらに送られる。ここで繊維10Pは受け取りリ
ール40上に巻き取られる。第7図によれば、露光から
レジストの除去までの工程は連続工程として行われる。
【0021】第8A、8B及び8C図は互いに垂直の三
つの図解で、繊維10の露出状態を示している。該露出
は異なる4方向から特に正確に整列されたジグ41A及
び41B中で行われる。露出マスク42a及び42bは
光ファイバーケーブルの接続の製造の先行技術において
用いられている技術と一致するシリコンへ適当な溝をエ
ッチングする方法によって製造されている。参照番号4
3は露出される領域を表す。前記ステップ手段により、
繊維糸上に施されたた電極の外面上に水を通さないガラ
ス層(第9A図、9B図、9C図)を例えばガラスペー
ストによって形成する。かかる場合該コーティング方法
は、例えば第6C図に関連して記載されたコーティング
方法に類似しており、伝導性ペーストを用いて行われ
る。前記した方法ステップにより、連続性検出器繊維糸
10が簡単経済的に製造できる。
【0022】本発明による検出器製造の次のステップは
個々の検出器のピースへの繊維糸の切断であり、該ピー
スの軸長Lは一般に1〜5cmの範囲、好ましくは2cmで
ある。ここにおいてハンダ付けに適する接触面18a及
び18bは検出器の末端に作成され、その面は第9A図
及び第9B図に示される。このように第9A、9B及び
9C図に容量性検出器が示され、これは第6図から第8
図に前記されたような方法によって製造され、検出器が
ガラスペーストのような水を通さない絶縁層19で被覆
される以外は他の観点において第4A図及び第4B図に
前記されたものに類似する。第9図に示された検出器の
活性領域はその長さL上に配置されそこに測定されるべ
きキャパシタンスCが形成され、該キャパシタンスCの
誘電体はその誘電定数が温度関数である前記ガラスセラ
ミックコア物質12である。検出器のキャパシタンスC
は電極18a及び18b間で測定される。以下に請求の
範囲が与えられ、そして本発明の詳細は該クレーム中に
限定され、実施例だけのために前述されたものと異なる
発明思想の範囲内での変形を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従った容量性温度検出器繊維の断面図
である。
【図2】図2Aは接合された二本のガラスセラミック繊
維で作った容量性温度検出器の断面図である。図2Bは
図2Aに示された該検出器の側面図であり、図2Aは同
時に図2Bの線A−Aに沿って切った断面図である。
【図3】図3Aは一本のガラスセラミック繊維から作ら
れる本発明に従った容量性温度検出器を示す。図3Bは
図3Aに示された該検出器の側面図であり、図3Aは図
3Bの線A−Aに沿って切った断面図である。
【図4】図4Aは本発明に従った容量性又は抵抗性検出
器の断面図である。図4Bは図4Aに示された検出器の
側面図であり、図4Aは図4Bの線A−Aに沿って切り
取った断面図である。
【図5】図5A及び図5Bは本発明に従った抵抗性温度
検出器の断面図である。図5Cは図5A及び図5Bに示
された検出器の側面図であり、図5Aは同時に図5Cの
線A−Aに沿って切り取った断面図、及び図5Bは第5
C図の線B−Bに沿って切り取った断面図である。
【図6】図6Aは本発明に従ったガラス繊維及びその底
部内のノズル配置の製造に使用される二重るつぼを示
す。図6Bは図6Aに示されたようなノズルの手段によ
って製造されている本発明に従ったガラスセラミック繊
維の拡大中心軸断面図である。図6Cは図6Aで示され
た方法で製造されたガラスセラミック繊維が伝導性物質
で被覆される方法の模式図である。
【図7】図7は図6Cに示された方法でホトレジストで
被覆された繊維の露出、レジスト処理、エッチング及び
溶解を連続工程として示す。
【図8】図8A、図8B及び図8Cは異なる4方向から
行ったホトレジストの露出に使用されるマスクを示す。
【図9】図9A及び図9Bは、図6〜図8に示されたよ
うな方法によって製造された容量性湿度検出器の構造の
互いに直角な軸断面図である。図9Aは同時に図9Cの
線A−Aに沿って切った断面図、図9Bは図9Cの線B
−Bに沿って切った断面図である。図9Cは図9Bの線
C−Cに沿って切った断面図である。
【符号の説明】
10A 検出器繊維 10B 検出器繊維 10c 検出器繊維 10D 検出器繊維ピース 10E ガラスセラミック繊維 11 電極 12 ガラスセラミック層 13 環状ガラス層 14 電極 15 接着手段 16a 金属電極ワイヤー 16b 金属電極ワイヤー 17a 絶縁ギャップ 17b 絶縁ギャップ 21 外側るつぼ 22 内側るつぼ 26 るつぼ 27 炉

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 当該電極間で測定されるべき物理量を表
    示する電気インピーダンス(C;R)が測定される電極
    (11,14)及び該電極(11,14)間に、そのイ
    ンピーダンス特性が測定される物理量の関数である1種
    の活性物質が存在する電極からなり、検出器の活性物質
    がガラス延伸技術により製造されている極めて細い糸状
    ガラス又はガラスセラミック繊維(10)であることを
    特徴とする、物理量特に温度の測定用の電気インピーダ
    ンス検出器。
  2. 【請求項2】 前記繊維が1本のガラスセラミック繊維
    (10)であり、そのガラス繊維糸への延伸がガラス様
    形状で行われ、そのガラスセラミック形状への結晶化が
    熱処理で行われることを特徴とする請求項1に記載の検
    出器。
  3. 【請求項3】 ガラスセラミック物質中の活性成分がガ
    ラスマトリックス中に存在する結晶性のバリウム−スト
    ロンチウムチタン酸塩Bax Sr1-x TiO3であり、
    式中のxは0〜1の範囲であることを特徴とする請求項
    1又は2に記載の抵抗性又は容量性検出器。
  4. 【請求項4】 該ガラスセラミック繊維(10)が、活
    性誘電体層(12)の物質への湿気の浸入を防止する密
    閉したガラス層(13)によって取り囲まれていること
    を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記
    載の抵抗性又は容量性検出器。
  5. 【請求項5】 該検出器繊維糸が実質的に環状断面であ
    り、検出器繊維糸(10)の直径がD=25〜500μ
    mのオーダーであることを特徴とする請求項1から4項
    のいずれか一項に記載の抵抗性又は容量性検出器。
  6. 【請求項6】 該検出器の構造が同軸で、かつ中実中心
    電極ワイヤー(11)又は対応する中空電極糸及び該中
    心電極周囲に置かれたガラス又はガラスセラミック層
    (12)を備え、その層(12)上に1層の密閉したガ
    ラス層(13)があり、該ガラス層(13)上に1の電
    極層(14)及び/又は電極パターン(14a、14
    b、14c、14d)が存在することを特徴とする請求
    項1から5項のいずれか一項に記載の抵抗性又は容量性
    検出器。
  7. 【請求項7】 該検出器が、一定の長さ(L)に亘る接
    合手段(15)によって互いに平行に接合された二本の
    検出器繊維糸(10A、10B)から成り、その長さ上
    の検出器キャパシタンス(C)が該検出器繊維糸(10
    A、10B)の内側に置かれた中心電極(11a、11
    b)の間で測定できるように形成されることを特徴とす
    る請求項1から5項のいずれか1項に記載の容量性検出
    器。
  8. 【請求項8】 該検出器が中心電極を含まない検出器繊
    維糸(10C)のピースを含み、糸(10C)の該ピー
    スに平行な電極ワイヤー(16A、16B)が糸(10
    C)の該ピースの両側へ取り付けられ、その電極ワイヤ
    ー(16A,16B)間で検出器キャパシタンス(C)
    が測定できることを特徴とする請求項1から5項のいず
    れか一項に記載の容量性検出器。
  9. 【請求項9】 中心電極を含まないガラス繊維又はガラ
    スセラミック繊維糸の1ピース上に、少なくとも部分的
    に軸方向に互いに重複して配置される絶縁ギャップ(1
    7a、17b)によって互いに分離される電極パターン
    (4a、4b)が施され、該検出器キャパシタンス又は
    抵抗(C;R)が該伝導性外電極(14a、14b)の
    間で測定されることを特徴とする請求項1から5項のい
    ずれか一項に記載の容量性又は抵抗性検出器。
  10. 【請求項10】 抵抗が温度の関数であるガラス又はガ
    ラスセラミック糸(10E)上に1の絶縁ギャップ(1
    7c)によって軸方向に互いに分離される導線パターン
    (14c、14d)が施されていることを特徴とする請
    求項1から5項のいずれか一項に記載の抵抗性検出器。
  11. 【請求項11】 ほぼ環状断面の連続性検出器繊維糸
    (10)を、適当な電気的性質を有する検出器の活性物
    質を提供する1又は2以上の添加物との混合物である溶
    融ガラスミックス(C)で知られるガラス延伸法によっ
    て製造するステップ、 前記検出器繊維糸(10)をガラスセラミックの形状に
    熱処理によって結晶化するか又はその物質を選択するか
    若しくは処理して、そのキャパシタンス及び/又は抵抗
    が温度又は特定の場合には活性物質によって吸収された
    水の量に依存する活性検出器物質を生産するステップ、 個々の検出器の対し、該検出器繊維糸を適当なピースに
    切断し、各ピースに端子を形成し、及び/又は端子が接
    続され、及び/又は糸の延伸段階で形成された電極(1
    1、11a、11b)に端子を結合又は接続し、その端
    子間で検出器のインピーダンスを測定できるステップ、
    の組み合わせから成ることを特徴とする物理量特に温度
    又は相対湿度の測定用に意図された電気インピーダンス
    検出器の製造方法。
  12. 【請求項12】 該検出器繊維糸(10)の延伸を、光
    ファイバーの製造で知られ、方法中内側るつぼ(22)
    内に溶融コアガラス(C)が使用され、そこへストロン
    チウム、バリウム及び酸化チタン及び/又は同等の他添
    加物が加えられ、外側るつぼ(21)には、アルミノケ
    イ酸塩ガラス等の溶融ガラス物質が使用され、そこから
    ガラスの管状密閉外層が検出器繊維糸上に得られる二重
    るつぼ法を用いて実施することを特徴とする請求項11
    に記載の方法。
  13. 【請求項13】 溶融検出器繊維の内部へ1本の電極ワ
    イヤー(11)を送るか、又は内側電極をガラスチュー
    ブブランクへ通してそれらをいっしょに検出器繊維糸
    (10)へ延伸するか、又はまず中空の検出器繊維糸を
    製造しそしてその内部をその後に金属化することを特徴
    とする請求項11又は請求項12のいずれかに記載の方
    法。
  14. 【請求項14】 該検出器繊維糸(10)が、導線ペー
    スト又はガラスペースト等のコーティングペーストを含
    み底部にホールを有するるつぼ(26)及び炉(27)
    を通して該繊維糸(10)を通過させることによりガラ
    ス層又は伝導性電極層で被覆されることを特徴とする請
    求項11から請求項13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 【請求項15】 該繊維糸(10)上に、導線パターン
    (14a、14b、14c、14d)が蒸着又はフォト
    リトグラフ法によって、好ましくは連続工程で施される
    ことを特徴とする請求項11から請求項14のいずれか
    一項に記載の方法。
  16. 【請求項16】 本方法中、連続性検出器繊維糸(1
    0)から長さ約1〜5cmのピースを切り取り、それらの
    ピースをいっしょに並べて縦接合(15)により接続
    し、又は検出器繊維糸(10C)のそれらのピースの両
    側に検出器ワイヤー(16A、16B)を接続すること
    を特徴とする請求項11から請求項15のいずれか一項
    に記載の方法。
JP5075840A 1992-04-01 1993-04-01 物理量特に温度測定用電気インピーダンス検出器及び該検出器の製造方法 Expired - Fee Related JPH087103B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI921449A FI92441C (fi) 1992-04-01 1992-04-01 Sähköinen impedanssianturi fysikaalisten suureiden, etenkin lämpötilan mittaamiseksi ja menetelmä kyseisen anturin valmistamiseksi
FI921449 1992-04-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06160201A JPH06160201A (ja) 1994-06-07
JPH087103B2 true JPH087103B2 (ja) 1996-01-29

Family

ID=8535028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5075840A Expired - Fee Related JPH087103B2 (ja) 1992-04-01 1993-04-01 物理量特に温度測定用電気インピーダンス検出器及び該検出器の製造方法

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5483414A (ja)
EP (1) EP0564428B1 (ja)
JP (1) JPH087103B2 (ja)
CN (1) CN1043927C (ja)
AU (1) AU662041B2 (ja)
BR (1) BR9301390A (ja)
CA (1) CA2092609C (ja)
DE (1) DE69318881T2 (ja)
FI (1) FI92441C (ja)
RU (1) RU2123174C1 (ja)
ZA (1) ZA931727B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008151617A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology キャパシタンス温度計

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI92439C (fi) * 1993-09-29 1994-11-10 Vaisala Oy Sähköisesti ilmaistu impedanssianturi fysikaalisten suureiden, etenkin lämpötilan tai kosteuden, mittaamiseksi sekä menetelmä kyseisten anturien valmistamiseksi
FI98568C (fi) * 1994-12-28 1997-07-10 Vaisala Oy Sähköisesti ilmaistu impedanssianturi fysikaalisten suureiden, etenkin lämpötilan tai kosteuden, mittaamiseksi sekä menetelmä kyseisten anturien valmistamiseksi
FI100135B (fi) * 1996-01-05 1997-09-30 Vaisala Oy Menetelmä ja lämpötila-anturirakenne säteilyvirheen eliminoimiseksi
US5788376A (en) * 1996-07-01 1998-08-04 General Motors Corporation Temperature sensor
US5913158A (en) * 1997-01-17 1999-06-15 Sullivan; William B. Dynamic temperature measurement
EP1052502A4 (en) * 1998-09-02 2003-02-26 Maekawa Seisakusho Kk DEVICE FOR MEASURING THE TEMPERATURE OF A NON-CONTACT FOOD ARTICLE
US6288344B1 (en) * 1999-08-20 2001-09-11 Cardiac Pacemakers, Inc. Integrated EMI shield utilizing a hybrid edge
AU773413B2 (en) 2000-04-24 2004-05-27 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. A method for sequestering a fluid within a hydrocarbon containing formation
US6680617B2 (en) * 2000-09-20 2004-01-20 Neocera, Inc. Apertured probes for localized measurements of a material's complex permittivity and fabrication method
US7293467B2 (en) 2001-07-09 2007-11-13 Nartron Corporation Anti-entrapment system
NO318250B1 (no) * 2001-07-10 2005-02-21 Harald Benestad Anordning ved en kapasitiv sensor
CA2531822A1 (en) * 2003-07-14 2005-06-02 Massachusetts Institute Of Technology Optoelectronic fiber codrawn from conducting, semiconducting, and insulating materials
US7567740B2 (en) * 2003-07-14 2009-07-28 Massachusetts Institute Of Technology Thermal sensing fiber devices
CA2563592C (en) 2004-04-23 2013-10-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Temperature limited heaters with thermally conductive fluid used to heat subsurface formations
JP4528943B2 (ja) * 2004-04-27 2010-08-25 独立行政法人産業技術総合研究所 キャパシタンス温度センサ及び温度測定装置
US7312591B2 (en) 2005-03-11 2007-12-25 Npc Corporation Powered panel moving system
US7575053B2 (en) 2005-04-22 2009-08-18 Shell Oil Company Low temperature monitoring system for subsurface barriers
US7342373B2 (en) * 2006-01-04 2008-03-11 Nartron Corporation Vehicle panel control system
WO2008131177A1 (en) 2007-04-20 2008-10-30 Shell Oil Company In situ heat treatment of a tar sands formation after drive process treatment
RU2465624C2 (ru) * 2007-10-19 2012-10-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Регулируемый трансформатор с переключаемыми ответвлениями
JP2010032493A (ja) * 2008-06-25 2010-02-12 Ngk Spark Plug Co Ltd 温度センサ
JP5611962B2 (ja) 2008-10-13 2014-10-22 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー 地表下地層を処理するために使用される循環熱伝導流体システム
US8327932B2 (en) 2009-04-10 2012-12-11 Shell Oil Company Recovering energy from a subsurface formation
US9466896B2 (en) 2009-10-09 2016-10-11 Shell Oil Company Parallelogram coupling joint for coupling insulated conductors
US8257112B2 (en) * 2009-10-09 2012-09-04 Shell Oil Company Press-fit coupling joint for joining insulated conductors
US8356935B2 (en) * 2009-10-09 2013-01-22 Shell Oil Company Methods for assessing a temperature in a subsurface formation
EP2486380B1 (en) * 2009-10-09 2018-09-05 Shell Oil Company Methods for assessing a temperature in a subsurface formation
US8939207B2 (en) 2010-04-09 2015-01-27 Shell Oil Company Insulated conductor heaters with semiconductor layers
US8502120B2 (en) 2010-04-09 2013-08-06 Shell Oil Company Insulating blocks and methods for installation in insulated conductor heaters
US8943686B2 (en) 2010-10-08 2015-02-03 Shell Oil Company Compaction of electrical insulation for joining insulated conductors
US8857051B2 (en) 2010-10-08 2014-10-14 Shell Oil Company System and method for coupling lead-in conductor to insulated conductor
US8732946B2 (en) 2010-10-08 2014-05-27 Shell Oil Company Mechanical compaction of insulator for insulated conductor splices
DE102011003199A1 (de) * 2011-01-26 2012-07-26 Siemens Aktiengesellschaft Elektrooptische Sonde
WO2012138883A1 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Shell Oil Company Systems for joining insulated conductors
JO3141B1 (ar) 2011-10-07 2017-09-20 Shell Int Research الوصلات المتكاملة للموصلات المعزولة
JO3139B1 (ar) 2011-10-07 2017-09-20 Shell Int Research تشكيل موصلات معزولة باستخدام خطوة اختزال أخيرة بعد المعالجة الحرارية.
CN104011327B (zh) 2011-10-07 2016-12-14 国际壳牌研究有限公司 利用地下地层中的绝缘导线的介电性能来确定绝缘导线的性能
CN103438936B (zh) * 2013-09-02 2016-06-15 东南大学 基于soi片器件层硅阳极键合的电容式温度、湿度和气压传感器集成制造方法
CN105891547A (zh) * 2014-09-18 2016-08-24 扬州思必得仪器设备有限公司 一种隧穿纤维
WO2018088082A1 (ja) * 2016-11-08 2018-05-17 日本電気硝子株式会社 ガラスセラミック複合繊維およびその製造方法
KR102621992B1 (ko) * 2016-11-11 2024-01-08 엘지이노텍 주식회사 습도 센서
US10466201B2 (en) 2018-02-01 2019-11-05 FPG Industries Ohio, Inc. Complex impedance moisture sensor and sensing method
CN109239139B (zh) * 2018-09-29 2021-02-02 厦门大学 一种纱线状湿度传感器
CN111351596B (zh) * 2020-04-21 2021-06-04 上海无线电设备研究所 一种测量温度的电容式传感器
WO2022229935A1 (de) 2021-04-30 2022-11-03 W.O.M. World Of Medicine Gmbh Insufflationsschlauch für die laparoskopie mit heizelement, befeuchtungsmittel und vorrichtung zur bestimmung des feuchtigkeitsgehaltes

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2639247A (en) * 1949-11-17 1953-05-19 Specialties Dev Corp Method of making heat or flame detecting elements
US3210607A (en) * 1961-09-07 1965-10-05 Texas Instruments Inc Ferroelectric capacitor apparatus
US3443293A (en) * 1965-09-03 1969-05-13 Sho Masujima Method of manufacturing capacitors
US3649891A (en) * 1970-06-18 1972-03-14 Corning Glass Works Capacitive cryogenic thermometer
GB1411968A (en) * 1972-12-19 1975-10-29 Standard Telephones Cables Ltd Pressure transducer
GB1386200A (en) * 1973-05-21 1975-03-05 Shevinov P A Plant for manufacturing coated glass filament suitable for use as filamentous resistor blanks
GB2158229A (en) * 1984-05-05 1985-11-06 Graviner Ltd Temperature-sensitive arrangement
US4921328A (en) * 1989-05-26 1990-05-01 Alfred University Polycrystalline ferroelectric fiber

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008151617A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology キャパシタンス温度計

Also Published As

Publication number Publication date
CA2092609A1 (en) 1993-10-02
AU662041B2 (en) 1995-08-17
FI921449A0 (fi) 1992-04-01
US5483414A (en) 1996-01-09
CN1043927C (zh) 1999-06-30
CA2092609C (en) 2004-05-25
CN1077023A (zh) 1993-10-06
DE69318881D1 (de) 1998-07-09
BR9301390A (pt) 1993-10-13
JPH06160201A (ja) 1994-06-07
EP0564428A1 (en) 1993-10-06
FI92441C (fi) 1994-11-10
FI921449A (fi) 1993-10-02
RU2123174C1 (ru) 1998-12-10
EP0564428B1 (en) 1998-06-03
DE69318881T2 (de) 1998-10-01
AU3409693A (en) 1993-10-07
ZA931727B (en) 1993-09-27
FI92441B (fi) 1994-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH087103B2 (ja) 物理量特に温度測定用電気インピーダンス検出器及び該検出器の製造方法
US4361597A (en) Process for making sensor for detecting fluid flow velocity or flow amount
DE3724966C3 (de) Sensor
FI72393B (fi) Foerfarande foer framstaellning av en tunt isolerad kapacitiv hygrometer och enligt detta foerfarande framstaelld hygrometer
RU2050339C1 (ru) Способ получения гибких длинномерных волокон сверхпроводника
JP3625873B2 (ja) 特にラジオゾンデ操作のためのインピーダンス検知器ならびに検知器を製造するプロセス
JP3625874B2 (ja) 温度または湿度などの物理量を測定する電気インピーダンス検知器と、その製造方法
US4031606A (en) Method of making a combination ion responsive and reference electrode
GB2171253A (en) A platinum resistor for the measurement of temperature
EP0720017B1 (en) Process for the manufacture of an impedance detector for measurement of physical quantities, in particular of temperature of humidity
GB2043908A (en) Humidity Sensor Element
US4462020A (en) Miniature resistive temperature detector and method of fabrication
US4073052A (en) Method of making a reference electrode
SU809407A1 (ru) Низкоомный прецизионный посто н-Ный пРОВОлОчНый РЕзиСТОР
JPH0258801A (ja) 白金測温抵抗体及びその製造方法
JPS62266425A (ja) 白金抵抗素子の製造方法
DD263821A1 (de) Kapazitives thermometer
JPH01172288A (ja) 超伝導セラミックス物品
JPH0429022A (ja) 測定方法及びそれに用いる測温体
GB737853A (en) Method of producing electrical condensers
JPH01172287A (ja) 超伝導セラミックス物品
JPH04110652A (ja) 炭酸ガスセンサ

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090129

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees