PL64209B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 5.1.1972 64209 KI. 42 i, 8/02 MKP G 01 k, 7/36 Wspóltwórcy wynalazku: Tadeusz Piech, Jan Handerek, Tomasz Piech, Marian Smyk Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Termoelektryczny miernik temperatury Przedmiotem wynalazku jest termoelektryczny miernik temperatury, sluzacy do pomiaru temperatury absolut¬ nej w zakresie temperatur 150 do 1200°C.Znane elektryczne mierniki temperatury polegaja na wykorzystaniu sily termoelektrycznej w termoparach lub na wykorzystaniu zmian temperaturowych oporu w ter¬ mometrach oporowych.Pomiar temperatury za pomoca termopary polega na wykorzystaniu sily termoelektrycznej wytworzonej pod wplywem róznicy temperatur na zlaczach termopary.Pomiar przeprowadza sie w ten sposób, ze w miejscu po¬ miaru temperatury umieszcza jedno zlacze termopary, a drugie zlacze termopary umieszcza sie w stalej tempe¬ raturze róznej od temperatury mierzonej, najczesciej w temperaturze 0°C. W wyniku wytworzonego gradientu temperatury w termoparze powstaje sila termoelektrycz¬ na, tym wieksza, im wieksza jest wartosc gradientu tem¬ peratury. Termopary wskazuja róznice temperatur, a temperature absolutna okresla sie posrednio z wartosci sily termoelektrycznej i stalej temperatury odniesienia.Koniecznosc wytwarzania gradientu temperatury w termoparach utrudnia dokonanie pomiaru, a w przy¬ padku niemoznosci uzyskania stalej temperatury jak na przyklad w pojazdach kosmicznych, uniemozliwia prze¬ prowadzenie pomiaru. Dodatkowymi wadami stosowania termopar sa duze wymagania pod wzgledem czystosci materialów, z których wykonuje sie termopary oraz do¬ kladnosci ich wykonania. Kazda niedokladnosc w za¬ kresie wykonania lub jakosci materialów prowadzi do niepowtarzalnosci krzywych cechowania, wskutek czego 10 20 25 30 zachodzi potrzeba indywidualnego cechowania kazdej termopary.Inny, znany, elektryczny sposób pomiaru temperatury polega na wykorzystaniu zmian temperaturowych oporu w termometrach oporowych. Pomiar przeprowadza sie w ten sposób, ze w miejscu pomiaru temperatury umie¬ szcza sie czujnik metalowy, przez który przeplywa prad elektryczny, pobierany z odrebnego zródla zasilania, a o wielkosci temperatury wnioskuje sie na podstawie war¬ tosci oporu czujnika, którego zaleznosc oporu od tem¬ peratury jest zwykle liniowa.Dokonanie pomiaru tym sposobem wymaga polacze¬ nia * ze zródlem zasilania oraz wyposazenia w uklady mostkowe, tym bardziej precyzyjne im wieksza jest wy¬ magana dokladnosc pomiaru temperatury. Dodatkowa wada termometrów oporowych jest to, ze jego czujnik wykonuje sie z próbek metalu o duzej czystosci, pozba¬ wionych naprezen sprezystych.Celem wynalazku jest stworzenie termoelektrycznego miernika temperatury o prostej konstrukcji i latwego w obsludze zdolnego do dokladnego okreslania tempera¬ tury absolutnej.Cel ten uzyskano w ten sposób, ze zaprojektowano miernik, który sklada sie z czujnika w postaci znanego cieplnego ogniwa majacego korzystnie cienka warstwe wykonana z ferroelektrycznego materialu o punkcie Cu¬ rie powyzej 100°C, umieszczona scisle pomiedzy dwoma elektrodami z materialu przewodzacego lub pólprzewod¬ nikowego, które to ogniwo umieszcza sie w obudowie podtrzymujacej i oslaniajacej go od srodowiska plynów 642093 przewodzacych prad lub chemicznie reagujacych z mate¬ rialami ogniwa, z przewodów elektrycznych wykona¬ nych z materialu o pojemnosci cieplnej mniejszej od po¬ jemnosci cieplnej ogniwa oraz z przyrzadu wskazuja¬ cego wielkosc pradu lub napiecia albo miernika reje¬ strujacego te wielkosci.Termoelektryczny miernik temperatury wedlug wyna¬ lazku jest prostej konstrukcji i latwy w obsludze, a w odróznieniu od znanych elektrycznych mierników tem¬ peratury pozwala na dokladniejszy pomiar temperatury w porównaniu z termoparami oraz nie wymaga od¬ dzielnego zródla zasilania i obwodu mostkowego jak w termometrach oporowych. Duza dokladnosc pomiaru temperatury wynika z eksponencjalnej zaleznosci wiel¬ kosci pradu i napiecia od temperatury. Dodatkowymi zaletami tego miernika sa male wymiary i mozliwosc dowolnego ksztaltowania ogniwa stosowanego w tym mierniku.Wynalazek jest blizej objasniony na przykladzie wy¬ konania przedstawionym schematycznie na rysunku.Miernik temperatury sklada sie ze znanego cieplnego ogniwa ferroelektrycznego 1 zbudowanego tak, aby gru¬ bosc jego warstwy materialu ferroelektrycznego nie prze¬ kraczala trzech mm, ze szczelnej obudowy 2 podtrzymu¬ jacej ogniwo 1 i oslaniajacej to ogniwo od srodowiska plynów przewodzacych prad lub plynów chemicznie reagujacych z materialami ogniwa oraz z przewodów 2 wykonanych z materialu o pojemnosci cieplnej mniejszej od pojemnosci cieplnej ogniwa 1, laczacych elektrody ogniwa 1 z przyrzadem 4 wskazujacym wielkosc nateze¬ nia pradu lub napiecia albo z przyrzadem 5 rejestruja¬ cym te wielkosci.Odmiana miernika temperatury wedlug wynalazku, przeznaczona wylacznie do pomiaru temperatur w atmo- * sferze powietrza lub innych gazów obojetnych, dla zwiekszenia dokladnosci pomiaru moze byc zbudowana w ten sposób, ze obudowa 2 miernika jest wykonana z 4 siatki lub rurki dziurkowanej umozliwiajacej bezpo¬ sredni kontakt ogniwa z atmosfera.Budowa ogniwa 1 ma istotny wplyw na dokladnosc pomiaru temperatury, przy czym najkorzystniejsze jest 5 stosowanie ogniwa o takiej budowie by jego grubosc warstwy materialu ferroelektrycznego byla mozliwie ma¬ la, lecz nie tak mala, przy której ferroelektryk traci swo¬ je wlasnosci ferroelektryczne. Ogniwo -zbudowane z war¬ stwy materialu ferroelektrycznego grubszej niz trzy mm 10 ze wzgledu na niedokladnosc pomiaru temperatury nie nadaje sie do stosowania w mierniku wedlug wynalazku.Ponadto na dokladnosc pomiaru temperatury wplywa czulosc uzytych przyrzadów 4 i 5 wskazujaco-rejestruja- cych natezenie pradu lub napiecia, zakres mierzonych 15 temperatur oraz rodzaj materialu ferroelektrycznego i elektrod uzytych do budowy ogniwa. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Termoelektryczny miernik temperatury, z czujni- 20 kiem polaczonym przewodami z przyrzadem wskazuja- co-rejestrujacym, znamienny tym, ze czujnik stanowi ogniwo (1) cieplne majace korzystnie cienka warstwe wykonana z ferroelektrycznego materialu o punkcie Cu¬ rie powyzej 100°C, umieszczona scisle pomiedzy dwie- 25 ma elektrodami z materialu przewodzacego lub pólprze¬ wodnikowego, które to ogniwo (1) znajduje sie w szczel¬ nej obudowie podtrzymujacej je i oslaniajacej od sro¬ dowiska plynów chemicznie reagujacych z materialami ogniwa (1), zas przewody (3) laczace sa wykonane z ma- 30 terialu o pojemnosci cieplnej mniejszej od pojemnosci cieplnej ogniwa (1).

2. Odmiana miernika wedlug zastrz. 1, przeznaczona wylacznie do pomiaru temperatur w atmosferze powie¬ trza lub innych gazów obojetnych, znamienna tym, ze 35 obudowa (2) ogniwa (1) wykonana jest z siatki lub rurki dziurkowanej umozliwiajacej bezposredni kontakt ogni¬ wa z atmosfera. a WDA-1. Zam. 1872, naklad 240 egz. PL PL