RU2649071C1 - Universal microsystem based on silicon carbide - Google Patents
Universal microsystem based on silicon carbide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2649071C1 RU2649071C1 RU2016149711A RU2016149711A RU2649071C1 RU 2649071 C1 RU2649071 C1 RU 2649071C1 RU 2016149711 A RU2016149711 A RU 2016149711A RU 2016149711 A RU2016149711 A RU 2016149711A RU 2649071 C1 RU2649071 C1 RU 2649071C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon carbide
- hole
- universal
- pendulum
- holder
- Prior art date
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/0014—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation from gases, flames
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения характеристик газовых потоков, включая пламена.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the characteristics of gas flows, including flames.
Известно устройство для измерения скорости ветра (газа), конструкция которого представлена в виде «ветромерной доски» на горизонтальной оси и дугообразно изогнутой в вертикальной плоскости шкалы с штифтами-делениями (Клоссовский А.В. Основы метрологии. 1914 г. С. 223).A device for measuring wind (gas) speed is known, the design of which is presented in the form of a “wind gauge” on the horizontal axis and arched curved in the vertical plane of the scale with dividing pins (Klossovsky A.V. Fundamentals of Metrology. 1914, p. 223).
Недостатком такой конструкции является невозможность измерения скорости и температуры раскаленных газов из-за материалов, имеющих низкую температуру плавления.The disadvantage of this design is the inability to measure the speed and temperature of hot gases due to materials having a low melting point.
Известен также микроизлучатель в виде пирометрического зонда, состоящий из излучающей площадки круглой формы и держателя, нагрев которого осуществляется за счет процессов теплопередачи (конвекция + тепловая радиация) из окружающей среды и который в рамках оптического метода позволяет измерять температуру раскаленного газа (Карачинов В.А., Ильин С.В., Карачинов Д.В. Пирометрические зонды на основе карбида кремния // Письма в ЖТФ. - 2005. Т. 31. Вып. 11. - С. 2-3).Also known is a micro-emitter in the form of a pyrometric probe, consisting of a round-shaped radiating pad and a holder, which is heated by heat transfer processes (convection + thermal radiation) from the environment and which, using the optical method, can measure the temperature of hot gas (V. Karachinov , Ilyin S.V., Karachinov D.V. Pyrometric probes based on silicon carbide // Letters in ZhTF. - 2005.V. 31. Issue 11. - S. 2-3).
Недостатком конструкции микроизлучателя в виде пирометрического зонда является невозможность измерения скорости газового потока.A design flaw in the form of a pyrometric probe is the inability to measure the gas flow rate.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению и принятой за прототип является конструкция микроизлучателя в виде пирометрического зонда, состоящая из излучающей площадки круглой формы и держателя, содержащего сквозное отверстие (патент №2466361 РФ, МПК G01J 5/00, 10.11.2012, бюл. №31).Closest to the proposed invention and adopted as a prototype is the design of the micro-emitter in the form of a pyrometric probe, consisting of a radiating pad of a circular shape and a holder containing a through hole (RF patent No. 2466361, IPC G01J 5/00, 10.11.2012, bull. No. 31) .
Недостатками такого микроизлучателя являются значительная погрешность измерения температуры, обусловленная кондуктивной связью элементов конструкции с внешними устройствами управления (позиционирования) между излучающей площадкой и держателем, и невозможность измерения скорости газового потока.The disadvantages of such a microradiator are a significant error in temperature measurement due to the conductive connection of structural elements with external control devices (positioning) between the radiating platform and the holder, and the inability to measure the gas flow velocity.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональной возможности прототипа и уменьшение кондуктивной связи элементов конструкции микроизлучателя с внешними устройствами за счет изменения его конструкции.The objective of the proposed technical solution is to expand the functionality of the prototype and reduce the conductive coupling of structural elements of the microradiator with external devices by changing its design.
Для решения данной задачи предложена конструкция универсальной микросистемы из монокристаллического карбида кремния, содержащая маятник в виде микроизлучателя (пирометрического зонда) со сквозным отверстием в держателе и дополнительный вилочный держатель с крепежной осью, проходящей через отверстие в держателе маятника. При этом нагрев микросистемы, как и в прототипе, осуществляется за счет процессов теплопередачи (конвекция + тепловая радиация) из окружающей среды.To solve this problem, a universal microsystem design from monocrystalline silicon carbide is proposed, containing a pendulum in the form of a microradiator (pyrometric probe) with a through hole in the holder and an additional fork holder with a mounting axis passing through the hole in the pendulum holder. In this case, the heating of the microsystem, as in the prototype, is carried out due to the processes of heat transfer (convection + thermal radiation) from the environment.
На фиг. 1 изображен общий вид конструкции. Устройство состоит из маятника 1, отверстия 2, вилочного держателя 3, крепежной оси 4.In FIG. 1 shows a general view of the structure. The device consists of a pendulum 1,
Устройство работает следующим образом: одним из известных способов микросистему помещают в заданную область исследуемого нагретого газового потока. При этом плоскость маятника 1 ориентирована вдоль направления газового потока, а положение вилочного держателя 3 строго вертикально. Благодаря тому, что диаметр отверстия 2 несколько превышает диаметр крепежной оси 4, под действием силы давления (напора) газового потока маятник отклоняется от вертикального положения на угол пропорционально скорости газового потока. Регистрируя изображение микросистемы известными техническими средствами и используя цифровые методы его обработки, измеряют угол отклонения маятника от вертикально ориентированного вилочного держателя 3, и с помощью известных математических зависимостей рассчитывают скорость газового потока (ПО "Fakel").The device operates as follows: in one of the known methods, the microsystem is placed in a predetermined region of the investigated heated gas stream. The plane of the pendulum 1 is oriented along the direction of the gas flow, and the position of the
За счет известных основных механизмов теплопередачи из газового потока, таких как конвекция и тепловое излучение, конструкция маятника нагревается и его поверхность излучает световой поток в окружающее пространство. Известными техническими средствами, например телевизионным пирометром, регистрируют светящееся изображение (яркостный контраст) круглой площадки маятника и определяют (рассчитывают) температуру, значение которой, как и в прототипе, принимается равным температуре газа.Due to the well-known basic mechanisms of heat transfer from the gas stream, such as convection and thermal radiation, the pendulum structure is heated and its surface emits light flux into the surrounding space. Known technical means, such as a television pyrometer, record a luminous image (luminance contrast) of the round platform of the pendulum and determine (calculate) the temperature, the value of which, as in the prototype, is taken equal to the gas temperature.
Предлагаемое изобретение позволяет получить следующий технический результат:The present invention allows to obtain the following technical result:
маятник закрепляется в дополнительном держателе, который выполнен в виде вилки, что позволяет измерять скорость и температуру газового потока одновременно. За счет дополнительного сквозного отверстия в держателе маятника и в вилочном держателе уменьшается величина кондуктивной связи конструкции за счет большого контактного термического сопротивления в отверстии (см. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Высшая школа, 1984. С. 30-31).the pendulum is fixed in an additional holder, which is made in the form of a fork, which allows you to measure the speed and temperature of the gas stream at the same time. Due to the additional through hole in the pendulum holder and in the fork holder, the value of the conductive coupling of the structure is reduced due to the large contact thermal resistance in the hole (see Dulnev G.N. Heat and mass transfer in electronic equipment. - M.: Higher School, 1984. S. 30-31).
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет:Thus, the present invention allows:
- расширить функциональные возможности конструкции на основе карбида кремния;- expand the functionality of the design based on silicon carbide;
- уменьшить величину кондуктивной связи элементов конструкции микроизлучателя с внешними устройствами.- reduce the value of the conductive coupling of the structural elements of the microradiator with external devices.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149711A RU2649071C1 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Universal microsystem based on silicon carbide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149711A RU2649071C1 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Universal microsystem based on silicon carbide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2649071C1 true RU2649071C1 (en) | 2018-03-29 |
Family
ID=61866947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016149711A RU2649071C1 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Universal microsystem based on silicon carbide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2649071C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5277496A (en) * | 1990-10-17 | 1994-01-11 | Ametek, Inc. | High temperature optical probe |
| US5670784A (en) * | 1994-08-26 | 1997-09-23 | Ametek Aerospace Products | High temperature gas stream optical flame sensor |
| RU2466362C2 (en) * | 2010-12-29 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Method of measuring spatial distribution gas temperature |
| RU2466361C1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Micro-radiator |
-
2016
- 2016-12-16 RU RU2016149711A patent/RU2649071C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5277496A (en) * | 1990-10-17 | 1994-01-11 | Ametek, Inc. | High temperature optical probe |
| US5670784A (en) * | 1994-08-26 | 1997-09-23 | Ametek Aerospace Products | High temperature gas stream optical flame sensor |
| RU2466362C2 (en) * | 2010-12-29 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Method of measuring spatial distribution gas temperature |
| RU2466361C1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Micro-radiator |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| КАРАЧИНОВ В.А., КАРАЧИНОВ Д.В., ИЛЬИН С.В., " ПИРОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗОНДЫ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ КАРБИДА КРЕМНИЯ", ПИСЬМА В ЖТФ, 2005, ТОМ 31, ВЫП.11, С.1-3. * |
| КАРАЧИНОВ В.А., КАРАЧИНОВ Д.В., КАЗАКОВА М.В. и др. "ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ИЗЛУЧАЮЩИХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ КАРБИДА ТЕЛЕВИЗИОННЫМ МЕТОДОМ", ВЕСТНИК НОВГОРОДСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, НОМЕР 4(95), 2016, С.23-25. * |
| КАРАЧИНОВ В.А., КАРАЧИНОВ Д.В., КАЗАКОВА М.В. и др. "ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ИЗЛУЧАЮЩИХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ КАРБИДА ТЕЛЕВИЗИОННЫМ МЕТОДОМ", ВЕСТНИК НОВГОРОДСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, НОМЕР 4(95), 2016, С.23-25. КАРАЧИНОВ В.А., КАРАЧИНОВ Д.В., ИЛЬИН С.В., " ПИРОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗОНДЫ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ КАРБИДА КРЕМНИЯ", ПИСЬМА В ЖТФ, 2005, ТОМ 31, ВЫП.11, С.1-3. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101405581B (en) | Thermal mass flowmeter | |
| JP6388784B2 (en) | Carbon nanotube standard blackbody furnace equipment | |
| WO2015093930A1 (en) | System and method for calibrating and characterising instruments for temperature measurement by telemetry | |
| JP4857422B2 (en) | Method and apparatus for measuring thermal properties of high-temperature melt conductive material | |
| US3776039A (en) | Apparatus and method for determining the temperature of a flowing gas | |
| Thomann et al. | Measurement of heat transfer with an infrared camera | |
| JP6413179B2 (en) | Thermal flow rate / flow rate sensor with flow direction detection function | |
| CN108982300A (en) | A kind of slag surface tension method for rapidly testing based on heat wire method | |
| US20190360953A1 (en) | Thermal conductivity measuring device, thermal conductivity measuring method and vacuum evaluation device | |
| Gatapova et al. | Experimental investigation of the temperature field in the gas-liquid two-layer system | |
| CN210321856U (en) | Air heating type flowmeter | |
| RU2649071C1 (en) | Universal microsystem based on silicon carbide | |
| CN105842274B (en) | Three-dimensional diffusion rate | |
| JP2013076688A (en) | Solder ball inspection device | |
| CN107064548B (en) | Sensor device and measuring method | |
| JP2010530527A (en) | How to compensate for the temperature measurement error of the sonde | |
| CN103884448B (en) | Measure the built-in type x-ray imaging method and apparatus of component inside temperature | |
| JP5856534B2 (en) | Heat flux measuring device and heat flux measuring method | |
| RU2610115C1 (en) | Device for determining gas temperature in hollow high-temperature elements of gas turbine engines | |
| CN104180927B (en) | Measurement platform and measurement method for standard temperature of super-high-temperature hearth | |
| Krishnan | An approach to thermocouple temperature measurements that reduces uncertainties associated with radiative corrections | |
| Hohmann et al. | Calibration of heat flux sensors with small heat fluxes | |
| JPH03154856A (en) | Thermal expansion measuring instrument | |
| JP2011128105A (en) | Wind vane and technique for wind direction detection | |
| CN207502054U (en) | A kind of novel flow channel plate temp measuring system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181217 |