RU2760640C1 - Multichannel temperature sensor - Google Patents
Multichannel temperature sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760640C1 RU2760640C1 RU2020135231A RU2020135231A RU2760640C1 RU 2760640 C1 RU2760640 C1 RU 2760640C1 RU 2020135231 A RU2020135231 A RU 2020135231A RU 2020135231 A RU2020135231 A RU 2020135231A RU 2760640 C1 RU2760640 C1 RU 2760640C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- sectional area
- temperature sensor
- speed
- cross
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
Abstract
Description
Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам для измерения температуры и может быть использовано для регистрации температуры высокоскоростных термодинамических процессов, таких как горение взрывчатых веществ (ВВ) и пиротехнических составов (ПТС).The invention relates to thermoelectric devices for measuring temperature and can be used to register the temperature of high-speed thermodynamic processes, such as the combustion of explosives (HE) and pyrotechnic compositions (PTS).
Известно устройство, описанное в авторском свидетельстве на изобретение №162343; МПК G01K, опубл. 16.04.1964 г. под названием «Комбинированная термопара», состоящее из двух термоэлектродов, соединенных дифференциально с двумя рабочими спаями, находящимися в двух или одном защитном наконечнике в точках с различной толщиной стенки, отличающаяся тем, что, с целью одновременного получения показаний двух термопар разной инерционности и разности этих показаний с повышенной точностью, промежуточный термоэлектрод значительно удлинен и выведен на дополнительную клемму головки термопары.You know the device described in the inventor's certificate No. 162343; IPC G01K, publ. 04/16/1964 under the name "Combined thermocouple", consisting of two thermoelectrodes connected differentially with two working junctions located in two or one protective tip at points with different wall thickness, characterized in that, in order to simultaneously obtain readings of two thermocouples of different inertia and difference of these readings with increased accuracy, the intermediate thermoelectrode is significantly lengthened and brought out to the additional terminal of the thermocouple head.
Недостатком данного устройства является:The disadvantage of this device is:
- значительные габариты;- significant dimensions;
- невозможность регистрации профиля температуры термодинамических процессов с характерным временем (продолжительностью) ~20 мс и менее;- impossibility of registering the temperature profile of thermodynamic processes with a characteristic time (duration) of ~ 20 ms or less;
- высокая инерционность при регистрации температуры.- high inertia when registering temperature.
Также известно устройство, содержащее ряд соединенных последовательно термопар, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений, она выполнена из расположенных параллельно и вплотную один к другому термоэлектродов, например из константановой и медной микропроволок, причем константановые термоэлектроды уложены в два слоя, в одном из которых каждый провод покрыт изоляционной склеивающей пленкой, например из клея БФ-2, во втором слое константановые проволоки уложены с пропуском, в котором расположен медный термоэлектрод, оба слоя термоэлектродов с обеих сторон покрыты сплошной изоляционной склеивающей пленкой, например из клея БФ-2, к которой приклеены с каждой стороны листочки слюды, описанное в авторском свидетельстве на изобретение №342 077, МПК G01 К 7/02, опубл. 14.06.1972 г. под названием «Термоэлектрическая батарея».It is also known a device containing a number of thermocouples connected in series, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, it is made of thermoelectrodes located in parallel and close to one another, for example, of constantan and copper microwires, and the constantan thermocouples are laid in two layers, in one of which each wire is covered with an insulating adhesive film, for example, from BF-2 glue, in the second layer constantan wires are laid with a gap in which a copper thermoelectrode is located, both layers of thermoelectrodes are covered on both sides with a continuous insulating adhesive film, for example, from BF-2 glue, to which are glued on each side of the mica leaf, described in the inventor's certificate for invention No. 342 077, IPC G01 K 7/02, publ. 06/14/1972 under the name "Thermoelectric Battery".
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- сложность конструкции;- the complexity of the design;
- значительные габариты;- significant dimensions;
- высокая инерционность при регистрации температуры.- high inertia when registering temperature.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является многоканальный датчик температуры, выполненный в виде контактирующих слоев разнородных металлов, нанесенных на подложку, описанный в CN №104409755 от 11.03.2015 г, МПК G01K 7/02.The closest and selected as a prototype is a multichannel temperature sensor made in the form of contacting layers of dissimilar metals deposited on a substrate, described in CN No. 104409755 of 03/11/2015, IPC G01K 7/02.
К недостаткам устройства следует отнести:The disadvantages of the device include:
- невозможность регистрации профиля температуры термодинамических процессов с характерным временем (продолжительностью) ~20 мс и менее и скоростями изменения температуры порядка 100 град/мс;- the impossibility of registering the temperature profile of thermodynamic processes with a characteristic time (duration) of ~ 20 ms or less and rates of temperature change of the order of 100 deg / ms;
- узкая специализация устройства (измерение распределения внутренней температуры и распределения плотности теплового потока топливного элемента).- narrow specialization of the device (measurement of the distribution of the internal temperature and the distribution of the heat flux density of the fuel cell).
Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей предлагаемого устройства, а именно возможность регистрации профилей температуры при исследовании широкого спектра высокоскоростных термодинамических процессов с характерными временами (продолжительностью) ~20 мс и менее и скоростями изменения температуры порядка 100 град/мс (таких, как горение ВВ и ПТС) и улучшение массогабаритных характеристик.The objective of the invention is to expand the operational capabilities of the proposed device, namely, the possibility of recording temperature profiles in the study of a wide range of high-speed thermodynamic processes with characteristic times (duration) ~ 20 ms or less and rates of temperature change of the order of 100 deg / ms (such as the combustion of explosives and PFS ) and improvement of weight and size characteristics.
Техническим результатом данного изобретения является возможность обеспечения быстродействия многоканального датчика температуры при регистрации профилей температуры высокоскоростных термодинамических процессов с характерными временами (продолжительностью) ~20 мс и менее, и скоростями изменения температуры порядка 100 град/мс.The technical result of this invention is the ability to ensure the speed of the multichannel temperature sensor when registering temperature profiles of high-speed thermodynamic processes with characteristic times (duration) ~ 20 ms or less, and rates of temperature change of the order of 100 deg / ms.
Это достигается тем, что многоканальный датчик температуры, выполненный в виде контактирующих слоев разнородных металлов, нанесенных на подложку, согласно изобретению, выполнен в виде не менее чем двух нанесенных на подложку дорожек из контактирующих слоев разнородных металлов с образованием зоны горячих спаев, образующих отдельные каналы регистрации температуры и выполненных с изменяющейся площадью поперечного сечения при выполнении условия, что каждая предыдущая площадь поперечного сечения горячего спая меньше или больше последующей.This is achieved by the fact that the multichannel temperature sensor, made in the form of contacting layers of dissimilar metals deposited on a substrate, according to the invention, is made in the form of at least two tracks deposited on the substrate from contacting layers of dissimilar metals with the formation of a zone of hot junctions that form separate recording channels temperature and made with a varying cross-sectional area under the condition that each previous cross-sectional area of the hot junction is less or more than the next one.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the state of the art carried out by the applicant, including a search for patent and scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all essential features of the claimed invention, but the definition from the list identified analogs of the prototype, as the closest analogue in terms of a set of features, made it possible to identify a set of significant in relation to the technical result perceived by the applicant of the distinctive features in the claimed object set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.Consequently, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under the current legislation.
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.To verify the compliance of the claimed invention with the condition of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not follow for a specialist explicitly from the prior art.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step".
Предлагаемое изобретение проиллюстрировано на следующих чертежах:The invention is illustrated in the following drawings:
На чертеже приведен общий вид сечения многоканального быстродействующего датчика температуры;The drawing shows a general sectional view of a multichannel high-speed temperature sensor;
На чертеже обозначены следующие позиции (для трехканального исполнения):The drawing indicates the following positions (for three-channel version):
1 - подложка из диэлектрика,1 - dielectric substrate,
2 - металл 1,2 -
3 - металл 2,3 -
S1, S2, S3 - площади поперечного сечения горячих спаев.S1, S2, S3 - cross-sectional areas of hot junctions.
Многоканальный датчик температуры представляет собой подложку 1 (см. чертеж), например, из ситалла с нанесенными на нее дорожками, в данном варианте исполнения тремя, из контактирующих слоев пары металлов 2 и 3 (например, меди и никеля), способных вырабатывать термо-ЭДС с образованием в зоне перекрытия слоев горячих спаев с площадью сечения S1, S2 и S3 соответственно, при этом S1<S2<S3 или S3<S2<S1.A multichannel temperature sensor is a substrate 1 (see drawing), for example, made of sitall with tracks applied to it, in this embodiment three, from contacting layers of a pair of
Возможны варианты выполнения горячих спаев одинаковой ширины, но разной толщины или разной ширины и разной толщины.Options for hot seals of the same width but different thicknesses or different widths and different thicknesses are possible.
Кроме того, каналы регистрации с горячими спаями могут быть нанесены с обеих сторон подложки.In addition, hot-seam recording channels can be applied on both sides of the substrate.
Многоканальный датчик температуры работает следующим образом.The multichannel temperature sensor works as follows.
При изменении температуры в области размещения многоканального датчика температуры каждый из каналов регистрации температуры, образованных нанесенными на подложку дорожками, например, трех дорожек с площадью сечения горячих спаев S1, S2 и S3, соответственно, при этом S1<S2<S3, осуществляет регистрацию профиля изменения температуры, при этом наиболее близким к реальному температурному профилю будет участок температурного профиля, регистрируемый каналом с наименьшей площадью сечения горячего спая S1 (см. чертеж), так как уменьшение площади поперечного сечения дорожки в зоне горячего спая приводит к снижению инерционности и повышению чувствительности канала. Если температура в точке измерения превышает температуру плавления одного из металлов 2 или 3, зоны горячего спая дорожек начнут поочередно разрушаться, начиная с дорожки с наименьшей площадью поперечного сечения горячего спая S1, при этом регистрация температурного профиля продолжится остальными каналами, образованными оставшимися дорожками с большей площадью сечения горячего спая. Регистрация температурного профиля прекращается после разрушения дорожки с наибольшей площадью поперечного сечения S3 горячего спая.When the temperature changes in the area where the multichannel temperature sensor is located, each of the temperature recording channels formed by the tracks deposited on the substrate, for example, three tracks with the cross-sectional area of the hot junctions S1, S2 and S3, respectively, with S1 <S2 <S3, records the profile of the change temperature, while the section of the temperature profile recorded by the channel with the smallest cross-sectional area of the hot junction S1 (see drawing) will be the closest to the real temperature profile, since a decrease in the cross-sectional area of the track in the hot junction zone leads to a decrease in inertia and an increase in the sensitivity of the channel. If the temperature at the measuring point exceeds the melting point of one of the
Примером конкретного выполнения является многоканальный датчик температуры, содержащий подложку из ситалла с напыленными на нее методом вакуумно-магнетронного напыления дорожками из пары металлов медь-никель 2, 3:An example of a specific implementation is a multichannel temperature sensor containing a sitall substrate with tracks from a copper-
- с площадью поперечного сечения горячего спая S1, образующая первый канал регистрации;- with a cross-sectional area of the hot junction S1, forming the first recording channel;
- с площадью поперечного сечения горячего спая S2, образующая второй канал регистрации;- with a cross-sectional area of the hot junction S2, which forms the second recording channel;
- с площадью поперечного сечения горячего спая S3 образующая третий канал регистрации.- with a cross-sectional area of the hot junction S3 forming the third registration channel.
При этом выполняется условие S1<S2<S3. Горячие спаи всех каналов регистрации выполнены последовательным нанесением методом вакуумно-магнетронного напыления на подложку слоев меди 2 и никеля 3 с образованием зоны горячего спая (длиной 0,5 мм). Толщина напыляемых металлов в данном варианте исполнения составляет ~1 мкм. Ширина горячих спаев в данном варианте составила S1=0,5 мм, S2=1,0 мм и S3=1,5 мм. В некоторых технических измерительных схемах для датчика может выполняться условие S1>S2>S3.In this case, the condition S1 <S2 <S3 is satisfied. Hot junctions of all registration channels were made by sequential deposition of
Использование данного изобретения позволит:The use of this invention will allow:
- обеспечить быстродействие при регистрации профилей температуры высокоскоростных термодинамических процессов с характерными временами (продолжительностью) ~20 мс и менее, и скоростями изменения температуры порядка 100 град/мс (таких как горение взрывчатых веществ ВВ и ПТС);- to provide high-speed performance when registering temperature profiles of high-speed thermodynamic processes with characteristic times (duration) ~ 20 ms or less, and rates of temperature change of the order of 100 deg / ms (such as the combustion of explosives explosives and PFS);
- получить эффективный и информативный датчик для многоканального измерения температуры;- to obtain an effective and informative sensor for multichannel temperature measurement;
- уменьшить массогабаритные характеристики датчика.- to reduce the weight and size characteristics of the sensor.
Таким образом, многоканальный датчик температуры, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Thus, the multichannel temperature sensor embodied in the claimed invention, when implemented, is capable of achieving the technical result seen by the applicant. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135231A RU2760640C1 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Multichannel temperature sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135231A RU2760640C1 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Multichannel temperature sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760640C1 true RU2760640C1 (en) | 2021-11-29 |
Family
ID=79174137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020135231A RU2760640C1 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Multichannel temperature sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760640C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD237376A1 (en) * | 1985-05-20 | 1986-07-09 | Zwickau Ing Hochschule | THERMO COUPLE ARRANGEMENT |
CN102116679A (en) * | 2011-02-18 | 2011-07-06 | 北京工业大学 | Insertion piece for measuring transient heat flow density distribution in fuel cell |
CN104359572A (en) * | 2014-11-05 | 2015-02-18 | 北京工业大学 | Fuel cell internal temperature-heat flux-current density distribution measurement male tab |
CN104409755A (en) * | 2014-11-05 | 2015-03-11 | 北京工业大学 | Fuel cell internal temperature-heat flux density distribution measurement insert |
CN109798995A (en) * | 2019-01-17 | 2019-05-24 | 上海交通大学 | A kind of flexibility high sensitivity thin-film thermocouple type heat flow transducer and preparation method |
-
2020
- 2020-10-26 RU RU2020135231A patent/RU2760640C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD237376A1 (en) * | 1985-05-20 | 1986-07-09 | Zwickau Ing Hochschule | THERMO COUPLE ARRANGEMENT |
CN102116679A (en) * | 2011-02-18 | 2011-07-06 | 北京工业大学 | Insertion piece for measuring transient heat flow density distribution in fuel cell |
CN104359572A (en) * | 2014-11-05 | 2015-02-18 | 北京工业大学 | Fuel cell internal temperature-heat flux-current density distribution measurement male tab |
CN104409755A (en) * | 2014-11-05 | 2015-03-11 | 北京工业大学 | Fuel cell internal temperature-heat flux density distribution measurement insert |
CN109798995A (en) * | 2019-01-17 | 2019-05-24 | 上海交通大学 | A kind of flexibility high sensitivity thin-film thermocouple type heat flow transducer and preparation method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4779994A (en) | Heat flux gage | |
US7753584B2 (en) | Thermocouples | |
JPS63243885A (en) | Flow velocity detector | |
RU2760640C1 (en) | Multichannel temperature sensor | |
CN102419217B (en) | Metal film micron-scale thermocouple device | |
KR101640328B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
RU2738764C1 (en) | Multichannel temperature sensor | |
US6863438B2 (en) | Microstructured thermosensor | |
US5011543A (en) | Thermocouple type temperature sensor | |
CN103675343B (en) | Acceleration sensor | |
CN106918398B (en) | A kind of computer CPU temperature thermocouple structure | |
EP3023804B1 (en) | Magnetic induction measuring device and method | |
JPH06258149A (en) | Thin-film thermocouple element | |
KR100912669B1 (en) | Device for measuring heat transfer rate | |
US8294247B2 (en) | High-power device having thermocouple embedded therein and method for manufacturing the same | |
JP2018141664A (en) | Flow sensor | |
GB2358472A (en) | Heat flux sensor | |
JPS5960329A (en) | Sensor for energy flux | |
RU2537754C1 (en) | Manufacturing method of temperature sensors and heat flow (versions) | |
AU2021101102A4 (en) | High temperature heat flow sensor | |
SU466399A1 (en) | Thin film thermocouple | |
CN107037076A (en) | Measurement chip and method for the thermal conductivity that determines thin layer | |
Fujii et al. | Characteristics of a microbridge type MEMS sensor for the thermal conductivity measurement of gases by a steady state method | |
JPH0584867B2 (en) | ||
JP6871012B2 (en) | Thermocouple device |