176407. lajstromszámú szabadalom • Hőérzékelő szonda
3 176407 4 10-szerese, előnyösen (30-50)-szerese. Ez a kivitel előnyösen gyártható vékony falú* üvegcső végének leforrasztásával és felfújásával. Ebben az esetben az üvegbura fejének a hőérzékelő elem környezetében levő fala el van vékonyítva. A találmány egy további előnyös kivitelében a kivezetések az üvegbura hermetikusan zárt nyakrészében vannak rögzítve, és a nyakrészre villamosán a kivezetésekhez csatlakoztatott csatlakozó van ráerősítve. Célszerűen a hőérzékelő elem a kivezetésekhez kis hőelvezetésű villamosán vezető szálakkal, előnyösen 5-20 jum átmérőjű aranyhuzallal van csatlakoztatva, és a kivezetések a nyakrészben megfogott rögzítőelemmel vannak megtámasztva. Ez a kivitel a hőérzékelő szonda sebességét növeli. Ugyancsak a találmány szerint a hőérzékelő szondában hőérzékélő elemként előnyösen félveztő szeletet alkalmazunk, amelynek nyitóirányban előfeszített legalább egy p-n átmenete van. A p-n átmenet nyitóirányú feszültsége széles hőmérséklettartományban lineárisan változik a hőmérséklettel. Célszerűen a félvezető hőérzékelő elem a burkolat belső felületére — előnyösen fényátnemeresztő és jó hővezető - ragasztóanyaggal van ráerősítve. Annak érdekében, hogy a hőérzékelő szonda csereszabatos legyen, a szondában a félvezető hőérzékelő elemmel ennek adott hőmérséklethez és áramhoz tartozó ellenállását adott ellenállásértékre kiegészítő ellenállás van sorbakapcsolva. A találmányt a továbbiakban a rajzon ábrázolt előnyös kivitel alapján ismertetjük, amely rajz a hőérzékelő szonda metszeti képét mutatja. Az ábrázolt érzékelő szondának üvegből levő 6 burkolata van, amely körte alakú 2 fejből és hermetikusan lezárt 5 nyakrészből áll. Az 1 hőérzékelő elem a 2 fej falának belső felületére 7 ragasztóanyaggal van felerősítve. Az 1 hőérzékelő elem például félvezető szelet, nyitóirányban előfeszített legalább egy p-n átmenettel. Az 1 hőérzékelő elem villamos csatlakozási pontjai 4 vezető szálakkal, amelyek célszerűen kb. 10 ;um átmérőjű aranyhuzalok, vannak a 3 kivezetésekhez csatlakoztatva. A 3 kivezetések az 5 nyakrészben vannak rögzítve, amely 5 nyakrészbe 8 rögzítőelem, például műanyagcső van erősítve, amely 8 rögzítőelem 12 furatában halad az egyik 3 kivezetés, 11 hasítékában pedig a másik 3 kivezetés. A 8 rögzítőelemnek az a feladata, hogy a hosszú 3 kivezetések megtámasztásával megakadályozza azok rezgését, ami a 4 vezető szálak elszakadását okozhatná. Az 5 nyakrész alján 9 ragasztóanyaggal villamos 10 csatlakozó van rögzítve, amelynek egy-egy pólusához egy-egy 3 kivezetés van csatlakoztatva. A rajzon szemléltetett, üvegből levő 6 burkolatot oly módon lehet elkészíteni, hogy például 4 mm külső átmérőjű és 0,5 mm falvastagságú üvegcső végét leforrasztjuk, majd a leforrasztás helyét hevítve fúvással kialakítjuk a 2 fejet. Ez a technológia biztosítja, hogy az üvegfal a 2 fej közepén a szélekhez képest szimmetrikusan elvékonyodik. Az 1 hőérzékelő elem környezetében a 2 fej üvegfalának vastagságát kb. 50—200 jum-re, például 100/um-re célszerű kialakítani, kis időállandó elérése végett. A körte alakú 2 fej átmérője ez esetben kb. 8 mm. Az 1 hőérzékelő elem célszerűen élvezető, például 0,25 mm x 0,25 mm x 0,12 mm méretű szilícium szelet, nyitóirányban előfeszített legalább egy p-n átmenettel. Amint az önmagában ismert, a nyitóirányban előfeszített p-n átmeneten levő feszültség hőfoktényezője széles, —30 .. .+130 °C hőmérséklettartományban 2-2,2 mV/°C. Ennek a feszültségnek a nagysága adott hőmérsékleten különböző lehet, és ez a hőérzékelő szonda kalibrálásakor kiegyenlíthető. A kiegyenlítés úgy történhet, hogy a félvezető szelet p-n átmenetén áramgenerátorból 10-100 pA állandó áramot folyatunk át, és például a 0 °C-hoz tartozó feszültségesést normalizáljuk, például 100 ßA mérőáram esetén 700mV-ra, mivel ennél nagyobb feszültségesést a vizsgált szilícium félvezető szeleteken nem találtunk. A normalizálást oly módon végezzük, hogy a félvezető szelettel sorba kötünk egy olyan ellenállást, amely 0 °C és 100/iA esetén a feszültségesést az említett 700 mV-ra egészíti ki. Előnyösen a kiegészítő vékonyréteg ellenállást beépítjük az érzékelő szondába, ezáltal az érzékelő szondák csereszabatosak lesznek, és csupán a nyitóirányú p-n feszültség hőfoktényezője szórását kell az érzékelő szondához csatlakozó hőmérő áramkör érzékenységének beállításával kompenzálni. Az említett félvezető 1 hőérzékelő elem alkalmazásakor biztosítani kell, hogy a félvezető szeletet ne érhesse fény. Ezt célszerűen azáltal érjük el, hogy a 7 ragasztóanyag fényátnemeresztő. Az érzékelő szonda kis időállandója érdekében a 7 ragasztóanyagnak viszonylag jó hővezető képességgel kell rendelkeznie, továbbá fel kell vennie az üveg és a félvezető szelet anyagának hőtágulási együtthatója közötti különbségből eredő mechanikai feszültségeket. A fenti célokra megfelel valamely kétkomponensű műgyanta ragasztóanyag. A találmány szerinti hőérzékelő szonda különösen alkalmas felületi hőmérséklet mérésére A mérés során a szonda 6 burkolatát azon a ponton kell érintkeztetni a mérendő felülettel, ahol az 1 hőérzékelő elem el van helyezve. Például bőr felületi hőmérsékletének mérésénél a rajz szerinti kivitelű szonda 2 feje viszonylag nagy felületen fekszik fel a bőrön (kb. 4 mm átmérőjű területen), és ez biztosítja az érzékelés kis időállandóját, az 1 hőérzékelő elem védelmét a környezetben levő légáramlás hatásától és azt, hogy a bőrfelületre ható kisebb nyomás következtében nem változik meg jelentősen a bőr élettani állapota s ezzel hőmérséklete. A találmány szerinti hőérzékelő szonda egy, a rajznak megfelelő kiviteli alakjának mérési pontossága 0,1 °C, a végérték 99%-ára való beállási ideje vízben 3 mp, levegőn 30 mp, átlagos nedvességű bőrfelületen pedig 6 mp. A találmány szerinti hőérzékelő szondában az 1 hőérzékelő elem lehet más típusú is, például termisztor, és a 6 burkolat más anyagból, pl. rozsdamentes acélból vagy ezüstből, és más alakúra is elkészíthető, pl. olyanra, amely csak részben veszi körül a hőérzékelő elemet, és a nyitott részén pl. műgyanta kiöntéssel van lezárva. Ha a 6 burkolat fémből van, célszerű az 1 hőérzékelő elem egyik 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
