PL234749B1 - Głowica do pomiaru temperatury elementów elektronicznych - Google Patents
Głowica do pomiaru temperatury elementów elektronicznych Download PDFInfo
- Publication number
- PL234749B1 PL234749B1 PL423066A PL42306617A PL234749B1 PL 234749 B1 PL234749 B1 PL 234749B1 PL 423066 A PL423066 A PL 423066A PL 42306617 A PL42306617 A PL 42306617A PL 234749 B1 PL234749 B1 PL 234749B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- electronic components
- temperature
- head
- measuring temperature
- optical fiber
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 19
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011540 sensing material Substances 0.000 abstract 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Sposób pomiaru temperatury elementów elektronicznych polegający na wykonaniu czujnika pomiarowego zawierającego światłowodowy dwuwiązkowy interferometr Fabry'ego-Perota w układzie punktowym lub pseudorozproszonym lub rozproszonym, pracujący w modzie odbiciowym, za pomocą którego uzyskuje się sygnał pomiarowy, który następnie poddaje się analizie, a uzyskane wyniki przetwarza się na dane temperaturowe, charakteryzuje się tym, że jako materiał czujnikowy stosuje się warstwę materiału o wysokim współczynniku termooptycznym, korzystnie selenku cynku (1), zaś czujnik pomiarowy mocuje się w elemencie elektronicznym, korzystnie wewnątrz obudowy. Rozwiązanie ujawnia również budowę głowicy.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest głowica do pomiaru temperatury elementów elektronicznych mająca zastosowanie do oceny stanu elementów elektronicznych, takich jak rezystory, super kondensatory, cewki, ogniwa elektrochemicznie, niskotemperaturowe ogniwa paliwowe.
Pomiar temperatury ma niejednokrotnie kluczowe znaczenie dla oceny stanu elementu elektronicznego ze względu na czas życia, niezawodność i poprawność jego funkcjonowania. Wysoka temperatura powoduje bowiem zmiany właściwości elektrofizycznych podzespołów, np. rezystywność powierzchniowa laminatu szklano-epoksydowego, stosowanego w płytkach drukowanych zmniejsza się znacząco przy stosunkowo niewielkim wzroście temperatury. Problem ten dotyczy także złączy, połączeń lutowniczych itp., mając wpływ na liczbę uszkodzeń elementów elektronicznych oraz urządzeń w nie wyposażonych.
Znane są światłowodowe czujniki pirometryczne umożliwiające bezdotykowy pomiar temperatury, które działają w oparciu o analizę promieniowania cieplnego emitowanego przez badany element, kiedy to promieniowanie wnika do wnętrza światłowodu przy powierzchni promieniującej. Służą one do kontroli procesu przy produkcji kabli, czy testowania elementów na płytkach drukowanych.
Utrzymywanie temperatury elementów elektronicznych poniżej temperatury maksymalnej osiągane jest za pomocą różnego rodzaju układów chłodzących i wykończeń zapewniających dobrą przewodność cieplną.
Istnieje jednak potrzeba pozyskania informacji o temperaturze panującej wewnątrz elementu elektronicznego w celu bardziej optymalnego jego wykorzystania oraz predykcji wystąpienia jego uszkodzenia.
Głowica do pomiaru temperatury elementów elektronicznych wykonana w postaci światłowodowego dwuwiązkowego interferometru Fabry'ego-Perota pracującego w modzie odbiciowym zawierająca jako materiał czujnikowy warstwę selenku cynku charakteryzuje się według wynalazku tym, że warstwa materiału czujnikowego jest osadzona na światłowodzie jednomodowym.
Pozyskanie informacji o temperaturze jest możliwe dzięki zamontowaniu światłowodu pomiarowego (OFS - Optic Fiber Sensors) wewnątrz elementu elektronicznego. Umieszczenie światłowodu wewnątrz obudowy elementu elektronicznego jest korzystne ze względu na jego właściwości, tj. małe wymiary (rzędu ąm), niewielki ciężar, niepalność, odporność na oddziaływania elektromagnetyczne oraz to, że ich nie wywołuje. Dodatkowo światłowody nie wykazują się agresywnością chemiczną i są odporne na degradację biologiczną.
W wyniku pomiaru temperatury dokonywanego na końcu światłowodu, uzyskuje się wynik punktowego pomiaru w miejscu umieszczenia końcówki światłowodu, pomiar temperatury dokonywany wzdłuż światłowodu umieszczonego w elemencie elektronicznym umożliwia uzyskanie danych dotyczących rozkładu temperatury wewnątrz ocenianego elementu elektronicznego.
Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie głowicę pomiarową w przekroju podłużnym, fig. 2 przedstawia schematycznie diodę zaopatrzoną w punktowe głowice pomiarowe, fig. 3 przedstawia kondensator zaopatrzony w światłowód pomiarowy w widoku perspektywicznym częściowo odsłoniętym, a fig. 3 przedstawia rezystor zaopatrzony w światłowód pomiarowy w układzie rozproszonym w widoku perspektywicznym.
P r z y k ł a d I
Cienkowarstwowy, światłowodowy interferometr Fahr/ego - Perota pracujący w modzie odbiciowym, utworzony jest przez warstwę selenku cynku 1 osadzonego poprzez napylenie na końcu jednomodowego światłowodu 2. Powierzchnie graniczne: światłowód / materiał oraz zewnętrzny ośrodek (powietrze)/materiał stanowią zwierciadła interferometru. W efekcie nałożenia warstwy na czoło włókna jednomodowego światłowodu 2 promienie padają niemal normalnie na układ interferometru. W takim przypadku przyjmuje się, że energetyczny współczynnik odbicia układu warstwowego nie zmienia swoich właściwości, oraz że nie zależy od polaryzacji padającego światła. Selenek cynku (ZnSe) posiada wysoką wartość współczynnika termooptycznego dn\dT = 0,6·10-4 K-1.
Jak pokazano na fig. 1 współczynniki załamania światła materiałów wykorzystanych w konstrukcji głowicy wynoszą odpowiednio:
n0 - współczynnik załamania światła dla powietrza » 1 n1 - współczynnik załamania światła rdzenia światłowodu SiO2 » 1,451 n2 - współczynnik załamania światła warstwy selenku cynku » 2,481,
PL 234 749 Β1 wartości współczynników odbicia od poszczególnych powierzchni granicznych wnęki rezonansowej 3 wynoszę Ri = 0,069 i R2 = 0,181, przy czym
Ri - współczynniki odbicia światła od i-tej powierzchni, ni - współczynniki załamania światła i-tego materiału,
Ei - amplituda sygnału elektromagnetycznego odbitego od powierzchni o współczynniku odbicia Ri.
Współczynnik odbicia na granicy światłowód 2/napylona warstwa selenku cynku 2 jest stosunkowo niski i wynosi około 7%. Zdecydowana większość sygnału jest transmitowana dalej, by po przejściu przez wnękę rezonansową 3 ulec odbiciu na granicy warstwa 1/powietrze. Uzyskane współczynniki odbicia R1 i R2 posiadają małe wartości, co pozwala przyjąć, że czujnik działa na zasadzie interferometru dwuwiązkowego.
Pod wpływem zmian temperatury T w interferometrze czujnikowym występuje różnica faz interferujących wiązek, którą można opisać wzorem:
Δ^ =
dx dn n— + x— dT dT
ΔΤ gdzie:
n - współczynnik załamania materiału wnęki rezonansowej, x- szerokość wnęki rezonansowej,
T- temperatura.
Analiza sygnału pomiarowego pozwala na detekcję zmian fazy interferujących wiązek, która jest proporcjonalna do zmiany temperatury.
Wprowadzenie światłowodu do elementów elektronicznych w procesie produkcyjnym pozwala na zastosowanie zewnętrznych układów do monitorowania temperatury wewnętrznej elementów, a zatem również przewidywania ich stanu.
Przykład II
Światłowód pomiarowy 2 zaopatrzony w głowicę jak w przykładzie I wprowadzony jest do wnętrza diody. Oznaczenia:
- anoda, katoda,
- obudowa,
- obszar złącza.
Dalej postępuje się jak w przykładzie I.
Przykład III
Światłowód pomiarowy 2 zaopatrzony w głowicę jak w przykładzie I wprowadzony jest do wnętrza kondensatora. Oznaczenia:
- wyprowadzenia elektrod,
- elektroda,
- separator izolacyjny,
- budowa aluminiowa z warstwę izolacyjną z tworzywa sztucznego.
Przykład IV
Jednomodowy światłowód pomiarowy 2 zaopatrzony w głowicę jak w przykładzie I w układzie rozproszonym wprowadzony jest do rezystora. Oznaczenia:
- wyprowadzenie metalizowane,
- podłoże ceramiczne,
- warstwa rezystywna.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Głowica do pomiaru temperatury elementów elektronicznych wykonana w postaci światłowodowego dwuwiązkowego interferometru Fabry'ego-Perota pracującego w modzie odbiciowym zawierająca jako materiał czujnikowy warstwę selenku cynku, znamienna tym, że warstwa materiału czujnikowego (1) jest osadzona na światłowodzie jednomodowym (2).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423066A PL234749B1 (pl) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Głowica do pomiaru temperatury elementów elektronicznych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423066A PL234749B1 (pl) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Głowica do pomiaru temperatury elementów elektronicznych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL423066A1 PL423066A1 (pl) | 2019-04-08 |
| PL234749B1 true PL234749B1 (pl) | 2020-03-31 |
Family
ID=65992077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL423066A PL234749B1 (pl) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Głowica do pomiaru temperatury elementów elektronicznych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL234749B1 (pl) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4553816A (en) * | 1980-12-15 | 1985-11-19 | Honeywell Inc. | Tunable Fabry-Perot filter |
| US5381232A (en) * | 1992-05-19 | 1995-01-10 | Akzo Nobel N.V. | Fabry-perot with device mirrors including a dielectric coating outside the resonant cavity |
| US5755512A (en) * | 1995-04-26 | 1998-05-26 | Electrotech Limited | Temperature sensing methods and apparatus |
| PL408644A1 (pl) * | 2014-06-24 | 2016-01-04 | Fundacja Polskie Centrum Fotoniki I Światłowodów | Czujnik światłowodowy, zwłaszcza temperatury |
| CN106289570A (zh) * | 2015-05-31 | 2017-01-04 | 成都凯天电子股份有限公司 | 光纤法珀温度传感器 |
-
2017
- 2017-10-04 PL PL423066A patent/PL234749B1/pl unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4553816A (en) * | 1980-12-15 | 1985-11-19 | Honeywell Inc. | Tunable Fabry-Perot filter |
| US5381232A (en) * | 1992-05-19 | 1995-01-10 | Akzo Nobel N.V. | Fabry-perot with device mirrors including a dielectric coating outside the resonant cavity |
| US5755512A (en) * | 1995-04-26 | 1998-05-26 | Electrotech Limited | Temperature sensing methods and apparatus |
| PL408644A1 (pl) * | 2014-06-24 | 2016-01-04 | Fundacja Polskie Centrum Fotoniki I Światłowodów | Czujnik światłowodowy, zwłaszcza temperatury |
| CN106289570A (zh) * | 2015-05-31 | 2017-01-04 | 成都凯天电子股份有限公司 | 光纤法珀温度传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL423066A1 (pl) | 2019-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Quasi-distributed fiber optic temperature and humidity sensor system for monitoring of grain storage in granaries | |
| US20010022804A1 (en) | Fiber optic temperature measurement | |
| CN101308598B (zh) | 光纤光栅感温火灾探测系统 | |
| US10989879B2 (en) | Thermally compensated fiber interferometer assembly | |
| US7789556B2 (en) | Thermally compensated dual-probe fluorescence decay rate temperature sensor and method of use | |
| Korenko et al. | Novel fiber-optic relative humidity sensor with thermal compensation | |
| CN102575962A (zh) | 用于测量温度梯度的传感器 | |
| Fallauto et al. | Compensated surface plasmon resonance sensor for long-term monitoring applications | |
| Fedorov et al. | Structural monitoring system with fiber Bragg grating sensors: implementation and software solution | |
| Neves et al. | Humidity-insensitive optical fibers for distributed sensing applications | |
| Fukuzawa et al. | Performance improvements in Raman distributed temperature sensor | |
| Wu et al. | An SPR-MZ interference-based fiber optic sensor for dual-parameter measurement of seawater temperature and salinity | |
| CN109655176A (zh) | 一种基于空腔填充型微结构光纤干涉仪的高精度温度探头 | |
| PL234749B1 (pl) | Głowica do pomiaru temperatury elementów elektronicznych | |
| CN108489631B (zh) | 一种吸收光谱强度比测温方法 | |
| Liu et al. | Unambiguous Peak Identification of a Silicon Fabry‐Perot Temperature Sensor Assisted With an In-Line Fiber Bragg Grating | |
| Ansari et al. | Preliminary assessment of using optical fibre sensors to measure moisture in transformers | |
| Aimasso et al. | Proposal of a standard method to define a best practice for bonding fbg sensors for aerospace use | |
| Shahpir et al. | Laser-based multichannel fiber optic sensor for multipoint detection of corrosion | |
| CN114216585A (zh) | 一种用于石油水平井的分布式光纤测温算法 | |
| Szolga | Humidity and isopropyl alcohol detection sensor based on plastic optical fiber | |
| Hlifka et al. | Distributed Optical Fiber Testing for Additive Manufacturing | |
| Wu et al. | Fiber optic thermal health monitoring of aerospace structures and materials | |
| CN104568228A (zh) | Dts系统衰减系数不同时标定方法 | |
| Zhao | Compact Real-Time Interrogation System for Distributed and Multiplexed Fiber Bragg Grating (FBG) Sensors Demodulation Applied on High Temperature and Vibration Measurements |