SU1030664A1

SU1030664A1 - Device for measuring temperature

Info

Publication number: SU1030664A1
Application number: SU813261789A
Authority: SU
Inventors: Алексей Юрьевич Балаев; Виктор Петрович Степанчук; Вадим Антонович Хмара
Priority date: 1981-03-13
Filing date: 1981-03-13
Publication date: 1983-07-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее терморезистор , включенный в мостовую схему переменного тока, диагональ которого подключена к высокочастотному генератору, и регистрирующий прибор , отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений при нагреве терморезистора импульсным электрюнным пучком, в него введен дифференциальный усилитель , вход которого подключен к терморезистору, а выход - к регистрирующему прибору, причем терморезистор включен последовательно с сопротивлени ми соседних плеч мостовой схемы. со о а: сг A TEMPERATURE MEASURING DEVICE containing a thermistor included in an AC bridge circuit, the diagonal of which is connected to a high-frequency generator, and a recording device, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy when the thermistor is heated by a pulsed electrino beam, an input amplifier is introduced into it which is connected to the thermistor, and the output to the recording device, with the thermistor connected in series with the resistances of the adjacent arms of the bridge circuit. co about a: cr

Description

Изобретение относитс ,к технике теплофиэическизс измерений и найти применение при измерени х температуры элементов электронн приборов, наход щихс под воздейст вием электронного пучка. Известны устройства дл измерени температура элементов электрон ных приборов на основе пирометрических датчиков температуры l3. Недостатками этих устройств вл ютс ограниченный диапазон измер емых температур и невысока точность . Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устройство дл измерени тe шepaтy ры, содержащее терморезистор, вклю ченный в мостовую схему переменного тока, подключенную к высокочастотному генератору, и регистрирующий прибор t lНедостатком известного устройст ва вл етс плоха помехозащищен«ость схемы при нагреве термореэистора импульсным электронным пуч ком, что приводит к снижению точiHocTH измерений. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений при наг реве терморезистора импульсным электронгалм пучком. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени температуры, содержащее терморезистор , включенный в мостовую сх му переменного тока, диагональ которого подключена к высокочастотному генератору, и регистрирующий прибор, введен дифференциальный усилитель, вход которого подключен к терморезистору, а выход - к регистрирующему прибору, причем терморезистор включен последовательно с сопротивлени ми соседних плеч мостовой схемы. На чертеже показана схема предл гаемого устройства. Устройство состоит из инжектора 1 электронов, испытуемого образ ца 2 терморезистора, расположенных в вакуумной камере 3. Испытуемый образец подключен к мостовой схеме переменного тока в точках а и (5 содержащей посто нные резисторы R переменный резистор R. К точкам -в и 2- подключен генератор 4, а к точкам CJ - ff дифференциальный усилитель 5, нагрузкой РСОТО рого вл етс регистрирующий прибор 6. Схема работает следующим образом . При выключенном генераторе 21 и работающем инжекторе 1 электроно балансируют схему с помощью переме ного резистора R, выставл показани регистрирующего прибора б на ноль. Включают генератор 4 и определ ют по прибору б показани , пропорциональные а1мплитуде импульсной температуры. Частота генератора выбираетс « ii- « - аргумент функции ошибок, (ЬС%) значение которой определ ет необходимую точность измерени температуры, JU - магнитна проницаемость материала образца , Q - температуропроводность материала образца; С- удельна электрическа проводимость материала образца j С - длительность импульса электронного пучка. Измерение Температуры поверхности образца основано на измерении падени напр ::11ени на его поверхностном сопротивлении, изменение которого пропорционально изменению температуры поверхности. Регистрирующий прибор градуируетс по температуре в статическом режиме с помощью термопары. Распределение температуры по глубине образца пропорционально функции ф()( ) , Относительное изменение температуры с глубиной определ етс соотношением &Т|Трг ф(Р), где Tf} - температура пс.верхности . Частота генератора выбираетс из соображений, чтобы толщина скин-сло материала образца cf на этой частоте не превосходила рассто ни X от поверхности до «лоскости,, температура которой меньше поверхностной на величину, определ емую необходимой точностью измерени теа шературы, т.е. i JHaO Дл определени распределени температуры по глубине образца необходимо проводить измерени при нескольких значени х частоты генератора , например, последовательно уменьшающихс . В результате получаютс значени температуры, усредненные по толщине скин-сло , значени которой(соответственно частоте генератора) последовательно увеличиваютс . Графическа или математическа обработка полученного таким образом значени температуры воспроизводит распределение температуры по глубине образца . Значени частоты генератора выбираютс из услови , чтобы толщина скин-сло измен лась соответственно с рассто нием, на котором определ етс распределение температуры . Если определ етс распределение температуры по всей глубине проникновени тепла за длительностиThe invention relates to a technique for measuring thermophysics and to find application in measuring the temperature of elements of electronic devices under the influence of an electron beam. Devices are known for measuring the temperature of elements of electronic devices based on pyrometric temperature sensors l3. The disadvantages of these devices are the limited range of measured temperatures and low accuracy. The closest to the invention to the technical essence is a device for measuring power meters, containing a thermistor included in an AC bridge circuit connected to a high-frequency generator, and a recording device t l The disadvantage of the known device is the poor noise immunity of the circuit during heating of the heat resistor pulsed electron beam, which leads to a decrease in the measurement accuracy. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy when a thermistor is heated by a pulsed electron-gamma beam. The goal is achieved by the fact that a differential amplifier whose input is connected to a thermistor and an output device is connected to a temperature measuring device containing a thermistor connected to an AC bridge circuit, the diagonal of which is connected to a high-frequency generator and a recording device. The thermistor is connected in series with the resistances of the adjacent arms of the bridge circuit. The drawing shows the scheme of the proposed device. The device consists of an injector 1 of electrons, a test sample 2 of a thermistor located in a vacuum chamber 3. The sample under test is connected to an AC bridge circuit at points a and (5 with fixed resistors R and a variable resistor R. oscillator 4, and to points CJ - ff differential amplifier 5, the load of the RCEFR is a recording device 6. The circuit works as follows: When the generator 21 is turned off and the injector 1 is working, the electron is balanced by a variable resistor R , set the readings of the registering device b to zero. The generator 4 is turned on and determined by the device b readings proportional to the amplitude of the pulse temperature. The generator frequency is selected "ii -" - the error function argument, (%) the value of which determines the required accuracy of temperature measurement, JU is the magnetic permeability of the sample material, Q is the thermal diffusivity of the sample material; C is the specific electrical conductivity of the sample material; j C is the pulse duration of the electron beam. Measurement of the temperature of the sample surface is based on the measurement of the fall of the strp :: 11 for its surface resistance, the change in which is proportional to the change in the surface temperature. The recording instrument is calibrated by temperature in a static mode using a thermocouple. The temperature distribution over the depth of the sample is proportional to the function (() (). The relative temperature change with depth is determined by the ratio ΔT | Trg Φ (P), where Tf} is the temperature ps top. The frequency of the generator is chosen in order for the thickness of the skin layer of the sample material cf at this frequency not to exceed the distance X from the surface to the “surface”, the temperature of which is less than the surface one by an amount determined by the required accuracy of terahertura measurement, i.e. i JHaO To determine the temperature distribution over the depth of the sample, it is necessary to perform measurements at several generator frequency values, for example, successively decreasing. As a result, temperature values averaged over the thickness of the skin layer are obtained, the values of which (according to the generator frequency) increase sequentially. The graphical or mathematical processing of the temperature thus obtained reproduces the temperature distribution over the depth of the sample. The generator frequency values are selected such that the skin layer thickness varies accordingly with the distance at which the temperature distribution is determined. If the temperature distribution is determined over the entire depth of heat penetration over the duration

3 .1030664 43,1030664 4

импульса, то частота генератора из-обеспечивает возможность и мерен impulse, the frequency of the generator is due to the possibility and measurement

мен етс в пределахраспределени температуры по глуби Q-4 образца, позвол ет корректно срав . . х: .д-гнить экспериментсшьные результатыvaries within the temperature distribution over the depth of the Q-4 sample, allows correct comparison. . x: d-rotten experimental results

теоретическими, упростить автомаПримеиение предлагаемого устрой- тизацию измерений в процессе испыства приводит к повышению точноститани и создани новых материалов и theoretical, to simplify the automatic application of the proposed measurement instrumentation during the test process leads to an increase in the accuracy of the flow and the creation of new materials and

и временного разрешени измерений.элементов электронных приборов.and time resolution of measurements of electronic components.

Claims

A TEMPERATURE MEASURING DEVICE containing a thermistor included in an alternating current bridge circuit, the diagonal of which is connected to a high-frequency generator, and a recording device, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy when the thermistor is heated by a pulsed electron beam, a differential amplifier is inserted into it, an input It is connected to the thermistor and the output - to the recording device, wherein a thermistor is connected in series with resistances of adjacent shoulders _with mos- tovoy circuit. ©

SU 1030664 A