SU901848A1

SU901848A1 - Device for measuring temperature

Info

Publication number: SU901848A1
Application number: SU802947201A
Authority: SU
Inventors: Марат Фаритович Каримов; Герта Семеновна Кандаурова
Original assignee: Уральский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.А.М.Горького
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1980-06-27
Publication date: 1982-01-30

Description

II

Изобретение относитс к температурным измерени м и может йлть использовано дл измерени температур различного диапазона в газовых или жидких средах и на поверхности твердых тел.The invention relates to temperature measurements and can be used to measure temperatures of different ranges in gaseous or liquid media and on the surface of solids.

Известны устройства дн измерени температуры, содержащие термочувстш - тельный элемент, выполненный из материала , мен ющего магнитные свойства при изменении температуры t 1 Devices for measuring temperature are known, containing a temperature-sensing element made of a material that changes magnetic properties with a change in temperature t 1

Неж)статками таких устройств вл ютс ограниченный диапазон измер емых температур и ограниче а o6niacTb применени .The tender conditions of such devices are a limited range of measured temperatures and limited use.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл измерени температуры , содержащее пленочный термочувствительный элемент, посто нный магнит , шкалу, расположенную со стороны термочувствительного элемента, пол ризатор и анализатор , 2 The closest to the present invention is a device for measuring temperature, comprising a film temperature-sensitive element, a permanent magnet, a scale located on the side of the temperature-sensitive element, a polarizer and an analyzer, 2

Недостатками известного устройства вл ютс низка чувствительность и больша инерционность иэ-за конструктивноГО выполнени термочувстшсте ьшэго эле меггга .The disadvantages of the known device are the low sensitivity and high inertia due to the constructive performance of the thermoelectric valve.

Цель изобрететш - увеличение чувствительности и повышение быстродействи .устройства.The purpose of the invention is to increase the sensitivity and increase the speed of the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве термочувствительный элемент выполнен в виде ферримагнитной металлической пленки с перпендикул рной анизотропией и градиентом темпврату|А1 магнитной компенсации, нанесенной на посто нный магнит, при зтам анализатор и пол ризатор расположены со стороны т мочувствительного элемента.The goal is achieved by the fact that in the device the thermosensitive element is made in the form of a ferrimagnetic metal film with perpendicular anisotropy and a gradient of the magnetic compensation applied on a permanent magnet | A1 with a magnetic analyzer and a polarizer on the side of the touch sensitive element.

На фиг. 1 приведена схема устройства с размещением анализатора и пол ризатора с учетом наблюдени пол зрени шкалы; на фиг. 2 - схема устройства с размещением анализатора, пол ризатора и полупрозрачн ио зеркала с учетом наблюдени пол ени шкалы.FIG. 1 shows a diagram of the device with the location of the analyzer and polarizer, taking into account the observation of the field of view of the scale; in fig. 2 is a diagram of a device with an analyzer, a polarizer, and a semi-transparent mirror, taking into account the observation of the scale.

Т мочувствительный элемент 1 устройства (фиг. 1), выполненный в виде ферримагнитной металлической пленки с перпендикуп риой анизотропией и градиентом температуры магнитной компенсации , нанесен на металлическую подлож ку - магшт 2, который придает ему необходимую механическую прочность. Над термочувствительным элементом помещена прозрачна шкала 3, отградуированна непосредственно в градусах. Со сто роны поверхности шкалы расположены пол ризатор 4 и анализатор 5. Устройство дл измерени температу Ьы работает следующим образом. Металлический магнит 2, а соответственно и .металлический ферримагнитный термочувствительный элемент 1, приводитс в тепловой контакт с измер емым объектом, температура которого лежит внутри интервала измерени температуры магнитной компенсации ферримагнитной В результате этого в термочувствительном элементе 1 образуютс две области с противоположными направлени ми намаг ниченности и с четкой границей между ними. Положение границы определ етс значением температуры измер емого объекта Т. Отсчет температуры производитс с помощью предварительно отградуирован ной щкалы 3. Роль указател шкалы выполн ет граница между указанными выше област ми термочувствительного элеменTg 1, котора наблюдаетс через анализа тор 5 при помощи света, пол ризованного пол ризатором 4. При этом пол ризатор 4 и анализатор 5 установлены под углом 2oL ( - 45), а биссектриса этого, угла перпендикул рна плоскости термочувствительного элемента, причем рассто ние от поверхности шкалы до вершины того же угла равно значению Lj-tg где L - ширина пол зрени шкалы. Кроме того, пол ризатор 4 и анализа тор 5 могут быть установлены взаимно перпендикул рно (фиг, 2), причем анализатор расположен параллельно плоскости термочувствительного элемента, а под углом 45 к пол ризатору и анализатору установлено полупрозрачное йеркало 6, В качестве материала дл термочувст вительного элемента используетс двухподрешеточный металлический ферримагн тик с различной температурной зависну мог.тью намагниченности подрешеток М М- и обладающий температурой магнитной компенсации Т|. В магнитной пленке создают такой градиент температуры ма нитной компенсации, что внутри пленки образуетс наклонна компенсационна оверхность, на которой результирующа амагниченность пленки равна нулю. Термочувствительным вл етс полоение доменной границы, отсчитываемое о оси X, определ емое равенством реультирующей коэрцитивной силы образца (х) и суммой обменного пол . ежду сло ми с эффективным полем аниотропии Нд(х) перемагниченного верхнео сло в некоторой точке х , т.е. Н,(х.,) Ное+НА х)Н. (Хд). Если магнитное поле посто нного маг ита Н превышает коэрцитивную силу обазца HJ.(XQ),TO эта граница смещаетс и занимает положение, определ емое равенством магнитного пол посто нного магнита Н и суммой обменного пол между сло ми Hog с эффективным полем анизотропии Нд(х) перемагниченного верхнего сло ферримагнитной металлической пленки , т.е. (x), При посто нном магнитном поле Н изменение температуры образца вызывает вариацию величины Ну,{х), в результате чего граница, раздел юща области с разной намагниченностью смещаетс в новое положение. Таким образом , если, подобрав режим напылени пленок, создать линейное изменение Hi Т) вдоль одного из направлений в плоскости пленки от Н,(Т. ) до ), (T jтемпература , при которой граница находитс на левом крае пленки; Т - на правом; Т. vTj), то при . / 2 граница , определ ема значением , будет находитьс в центре пленки. При понижении температуры граница будет смещатьс вправо и при окажетс на правом крае пленки, при повышении - влево и при граница будет располагатьс на левом крае. При освещении устройства (фиг. 1) белым светом со стороны пол ризатора 4, последний становитс линейно-пол ризованным . Шнейно-пол ризованный свет падает на термочувствительный элемент 1, при отражении от которого происходит поворот плоскости пол ризации (имеет место магнитооптический эффект Керра). Угол поворота плоскости пол ризации зависит от направлени намагниченности в термочувствительном элементе 1, поэтому плоскости пол ризации света, отраженного от областей, намагниченных в разных направлени х, составл ют одна с другой некоторый угол, величина которого зависит от керровского вращени в материале термочувствительного элемента 1, в реT a sensitive element 1 of the device (Fig. 1), made in the form of a ferrimagnetic metal film with a perpendicular anisotropy and a magnetic compensation temperature gradient, is deposited on a metal substrate, the magnet 2, which gives it the necessary mechanical strength. A transparent scale 3 is placed above the temperature-sensitive element, graduated directly in degrees. On the side of the scale surface there are polarizer 4 and analyzer 5. The device for measuring temperature, L, works as follows. The metal magnet 2, and accordingly the metal ferrimagnetic temperature-sensitive element 1, is brought into thermal contact with the object to be measured, the temperature of which lies within the interval of temperature measurement of the magnetic compensation ferrimagnetic one. As a result, two areas with opposite magnetization directions are formed in the temperature-sensitive element 1 with a clear boundary between them. The position of the boundary is determined by the temperature of the measured object T. The temperature is measured using the pre-calibrated slits 3. The scale pointer serves as the boundary between the above-indicated areas of the temperature-sensitive element Tg 1, which is observed by analyzing the torus 5 using polarized light The polarizer 4 and the analyzer 5 are set at an angle of 2oL (- 45), and the bisector of this angle is perpendicular to the plane of the temperature-sensitive element, and the distance from the surface the scale to the top of the same angle is equal to the value Lj-tg where L is the width of the field of view of the scale. In addition, the polarizer 4 and the analysis torus 5 can be installed mutually perpendicularly (FIG. 2), with the analyzer located parallel to the plane of the temperature-sensitive element, and at a angle of 45 to the polarizer and the analyzer is installed a translucent yerkalo 6, as a material for thermo-sensitive element is used a two-sublattice metallic ferrimagnetic tick with different temperature dependences due to the magnetization of the sublattices M M- and having a magnetic compensation temperature T |. In a magnetic film, a temperature gradient of the magnetic compensation is created such that an inclined compensation surface is formed inside the film, on which the resulting magnetization of the film is zero. Temperature sensitive is the margin of the domain boundary, measured on the X axis, determined by the equality of the recurrent coercive force of the sample (x) and the sum of the exchange field. Between the layers with the effective aniotropy field Nd (x) of the magnetized upper layer at some point x, i.e. H, (x.,) Noah + ON x) H. (Xd). If the constant magnetic field H exceeds the coercive force of the HJ (XQ) pattern, TO this boundary shifts and occupies a position determined by the equality of the constant magnet magnetic field H and the sum of the exchange field between the Hog layers with an effective anisotropy field Nd (x a) magnetized upper layer of a ferrimagnetic metal film, i.e. (x) At a constant magnetic field H, a change in the temperature of the sample causes a variation in the magnitude of Well, (x), with the result that the boundary separating the regions with different magnetizations shifts to a new position. Thus, if, having chosen the film spraying mode, to create a linear change Hi T) along one of the directions in the film plane from H, (T) to, (T temperature, at which the boundary is on the left edge of the film; T — on the right ; T. vTj), then at. The 2 border defined by the value will be in the center of the film. With a decrease in temperature, the boundary will shift to the right and when it appears on the right edge of the film, with increasing it will shift to the left and when the boundary will be located on the left edge. When the device (Fig. 1) is illuminated with white light from the side of polarizer 4, the latter becomes linearly polarized. Tube-polarized light falls on the temperature-sensitive element 1, when reflected from which a polarization plane rotates (the magneto-optical Kerr effect takes place). The angle of rotation of the polarization plane depends on the direction of magnetization in the thermosensitive element 1, therefore the planes of polarization of light reflected from areas magnetized in different directions form some angle with each other, the value of which depends on the Kerr rotation in the material of the thermosensitive element 1, in re

Claims

Claim

A temperature measuring device containing a film thermosensitive element, a permanent magnet, a school located on the side of the thermosensitive element, a polarizer and an analyzer, characterized in that, in order to increase sensitivity and increase speed, the thermosensitive element is made in the form of a ferrimagnetic metal film with perpendicular the anisotropy and the gradient of the temperature of the magnetic compensation applied to the permanent magnet, while the analyzer and the polarizer are located on the sides the temperature sensor.