Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов
Предложен принцип и представлены конструкторские решения для реализации поляризационно-оптического метода измерения температуры, основанного на температурных изменениях двулучепреломления кристаллов Al₂O₃ и LiNbO₃. Проведені дослідження дали можливість обґрунтувати та практично реалізувати поляризац...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52027 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов / В.М. Габа // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 1. — С. 45-52. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52027 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Габа, В.М. 2013-12-22T21:20:18Z 2013-12-22T21:20:18Z 2009 Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов / В.М. Габа // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 1. — С. 45-52. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52027 Предложен принцип и представлены конструкторские решения для реализации поляризационно-оптического метода измерения температуры, основанного на температурных изменениях двулучепреломления кристаллов Al₂O₃ и LiNbO₃. Проведені дослідження дали можливість обґрунтувати та практично реалізувати поляризаційно-оптичний метод вимірювання температури, що базується на явищі температурних змін величини двозаломлення оптично-анізотропних кристалів. Практична реалізація методу при використанні пластин лейкосапфіру та ніобату літію як активних елементів термометрів показала, що застосування лейкосапфіру є більш ефективним завдяки широкому температурному інтервалу використання матеріалу, його механічній та хімічній стійкості та відсутності переходів. Ніобат літію має такі недоліки як наявність фазового переходу та нелінійність градуювальної залежності, однак, незважаючи на це, його використання дозволяє підвищити чутливість термометра та точність вимірювань.· The carried out researches allowed to motivate and put into practice the polarizatoin-optical method of temperature measurement based on the phenomenon of temperature alteration in value of birefringence of the optically anisotropic crystals. The practical realization of the method with the use of Al₂O₃ and LiNbO₃ plates as active elements of thermometers has shown, that the application of Al₂O₃ is more preferable due to a wide temperature interval of employment of material, its mechanical and chemical stability, absence of phase transitions. LiNbO₃ has such lacks as nonlinearity of graduate dependence and presence of a phase transition point. Nevertheless, its use allows to raise the sensitivity of the thermometer and to increase the accuracy of measurements. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Функциональная микро- и наноэлектроника Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов Вимірювання температури з використанням датчиків на основі двозаломлюючих кристалів The measurement of temperature with using of birefringence crystals as detectors Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов |
| spellingShingle |
Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов Габа, В.М. Функциональная микро- и наноэлектроника |
| title_short |
Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов |
| title_full |
Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов |
| title_fullStr |
Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов |
| title_full_unstemmed |
Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов |
| title_sort |
измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов |
| author |
Габа, В.М. |
| author_facet |
Габа, В.М. |
| topic |
Функциональная микро- и наноэлектроника |
| topic_facet |
Функциональная микро- и наноэлектроника |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вимірювання температури з використанням датчиків на основі двозаломлюючих кристалів The measurement of temperature with using of birefringence crystals as detectors |
| description |
Предложен принцип и представлены конструкторские решения для реализации поляризационно-оптического метода измерения температуры, основанного на температурных изменениях двулучепреломления кристаллов Al₂O₃ и LiNbO₃.
Проведені дослідження дали можливість обґрунтувати та практично реалізувати поляризаційно-оптичний метод вимірювання температури, що базується на явищі температурних змін величини двозаломлення оптично-анізотропних кристалів. Практична реалізація методу при використанні пластин лейкосапфіру та ніобату літію як активних елементів термометрів показала, що застосування лейкосапфіру є більш ефективним завдяки широкому температурному інтервалу використання матеріалу, його механічній та хімічній стійкості та відсутності переходів. Ніобат літію має такі недоліки як наявність фазового переходу та нелінійність градуювальної залежності, однак, незважаючи на це, його використання дозволяє підвищити чутливість термометра та точність вимірювань.·
The carried out researches allowed to motivate and put into practice the polarizatoin-optical method of temperature measurement based on the phenomenon of temperature alteration in value of birefringence of the optically anisotropic crystals. The practical realization of the method with the use of Al₂O₃ and LiNbO₃ plates as active elements of thermometers has shown, that the application of Al₂O₃ is more preferable due to a wide temperature interval of employment of material, its mechanical and chemical stability, absence of phase transitions. LiNbO₃ has such lacks as nonlinearity of graduate dependence and presence of a phase transition point. Nevertheless, its use allows to raise the sensitivity of the thermometer and to increase the accuracy of measurements.
|
| issn |
2225-5818 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52027 |
| citation_txt |
Измерение температуры с использованием оптических датчиков на основе двулучепреломляющих кристаллов / В.М. Габа // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 1. — С. 45-52. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT gabavm izmerenietemperaturysispolʹzovaniemoptičeskihdatčikovnaosnovedvulučeprelomlâûŝihkristallov AT gabavm vimírûvannâtemperaturizvikoristannâmdatčikívnaosnovídvozalomlûûčihkristalív AT gabavm themeasurementoftemperaturewithusingofbirefringencecrystalsasdetectors |
| first_indexed |
2025-11-25T22:42:19Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:42:19Z |
| _version_ |
1850571763320094720 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
45
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
16.12 2008 ã.
Îïïîíåíòû ä. ô.-ì. í. Ñ. Á. ÓÁÈÇÑÊÈÉ (ÍÓ «ËÏ», ã. Ëüâîâ);
ä. ò. í. À. À. ÀÙÅÓËÎÂ
(Èí-ò òåðìîýëåêòðè÷åñòâà, ã. ×åðíîâöû)
Ê. ô.-ì. í. Â. Ì. ÃÀÁÀ
Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, ÍÓ «Ëüâîâñêàÿ ïîëèòåõíèêà»
E-mail: granat@carat.lviv.ua
ÈÇÌÅÐÅÍÈÅ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÛ
Ñ ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÈÅÌ ÎÏÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÄÀÒ×ÈÊÎÂ
ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ ÄÂÓËÓ×ÅÏÐÅËÎÌËßÞÙÈÕ ÊÐÈÑÒÀËËÎÂ
Ïðåäëîæåí ïðèíöèï è ïðåäñòàâëåíû
êîíñòðóêòîðñêèå ðåøåíèÿ äëÿ ðåàëèçà-
öèè ïîëÿðèçàöèîííî-îïòè÷åñêîãî ìåòî-
äà èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû, îñíîâàííî-
ãî íà òåìïåðàòóðíûõ èçìåíåíèÿõ äâó-
ëó÷åïðåëîìëåíèÿ êðèñòàëëîâ Al2O3 è
LiNbO3.
Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè è èñïîëüçóåìûìè
ìåòîäàìè èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ÿâëÿþòñÿ òåðìîýëåê-
òðè÷åñêèå êîíòàêòíûå ìåòîäû ñ èñïîëüçîâàíèåì òåð-
ìîïàð è òåðìîìåòðîâ ñîïðîòèâëåíèÿ [1]. Îäíàêî â
îòäåëüíûõ ñëó÷àÿõ òî÷íîñòü òàêèõ èçìåðåíèé îãðà-
íè÷åíà ïîãðåøíîñòÿìè, îáóñëîâëåííûìè òåìïåðàòóð-
íûìè øóìàìè è ïðîöåññàìè, èìåþùèìè ìåñòî â òåð-
ìîäàò÷èêàõ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ. Ðàçìåùåíèå
êîíòàêòíûõ òåðìîìåòðîâ íà îáúåêòå èçìåðåíèé òàêæå
â áîëüøåé èëè ìåíüøåé ñòåïåíè èñêàæàåò åãî òåìïå-
ðàòóðíîå ïîëå è âûçûâàåò ñîîòâåòñòâóþùèå ïîãðåø-
íîñòè, îñîáåííî â ñëó÷àÿõ, êîãäà ðàçìåðû òåðìîïà-
ðû ñîèçìåðèìû ñ ðàçìåðàìè îáúåêòà èññëåäîâàíèé.
 ïðîìûøëåííîñòè øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ ïèðîìå-
òðû èçëó÷åíèÿ, ïðè èñïîëüçîâàíèè êîòîðûõ òåìïåðà-
òóðíîå ïîëå îáúåêòà èçìåðåíèÿ íå èñêàæàåòñÿ. Îäíà-
êî çäåñü âîçíèêàþò òðóäíîñòè, ñâÿçàííûå ñ âëèÿíè-
åì ëó÷åèñïóñêàòåëüíûõ õàðàêòåðèñòèê îáúåêòà, õà-
ðàêòåðèñòèê ïðîìåæóòî÷íîé ñðåäû, èçëó÷åíèÿ ïîñòî-
ðîííèõ îáúåêòîâ íà òî÷íîñòü èçìåðåíèé. Ïèðîìåòðû
ñëóæàò, â îñíîâíîì, äëÿ èçìåðåíèÿ âûñîêèõ òåìïå-
ðàòóð, ò. ê. â îáëàñòè íèçêèõ èõ èñïîëüçîâàíèå ïðî-
áëåìàòè÷íî èç-çà ñèëüíîãî âëèÿíèÿ íà íèõ èçëó÷å-
íèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû, à äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóð
íèæå �40°Ñ ïèðîìåòðû íå ïðèãîäíû âîîáùå [2].
Ïîýòîìó ïðîáëåìà ïîèñêà ïðèíöèïèàëüíî íîâûõ
ìåòîäîâ îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû, â ÷àñòíîñòè áåñ-
êîíòàêòíûõ, ïîâûøåíèå òî÷íîñòè åå èçìåðåíèé àêòó-
àëüíà è ñåãîäíÿ.
Îäíèì èç áåñêîíòàêòíûõ ìåòîäîâ èçìåðåíèÿ òåì-
ïåðàòóðû ÿâëÿåòñÿ îïòè÷åñêèé ìåòîä, áàçèðóþùèéñÿ
íà èçìåíåíèè îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìîíîêðèñòàëëîâ
ïðè èõ íàãðåâàíèè èëè îõëàæäåíèè.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû áûëî îáîñíîâàíèå ïðèí-
öèïà äåéñòâèÿ è ðàçðàáîòêà ñõåìû ðåàëèçàöèè òåð-
ìîìåòðè÷åñêîãî óñòðîéñòâà, îñíîâàííîãî íà ÿâëåíèè
èçìåíåíèÿ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ äâóëó÷åïðåëîìëÿþ-
ùèõ êðèñòàëëîâ ïîä âîçäåéñòâèåì òåìïåðàòóðû.
Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ìåòîäà
Åñëè äâóëó÷åïðåëîìëÿþùèé êðèñòàëë ïîìåñòèòü
â ñðåäó, ãäå íåîáõîäèìî èçìåðÿòü òåìïåðàòóðó, òî åå
èçìåíåíèå áóäåò âûçûâàòü èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðå-
ëîìëåíèÿ è, ñîîòâåòñòâåííî, èçìåíÿòü ðàçíèöó õîäà
ìåæäó îáûêíîâåííûì è íåîáûêíîâåííûì ëó÷àìè.
Èíòåíñèâíîñòü ïðîøåäøåãî ÷åðåç êðèñòàëë ìîíîõðî-
ìàòè÷åñêîãî ïîëÿðèçîâàííîãî ñâåòà èìååò ïåðèîäè÷å-
ñêóþ çàâèñèìîñòü îò òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà Ò:
2
0
( )
sin ,
d n T
I I
π ∆=
λ (1)
Òàêèì îáðàçîì, ïî èçìåíåíèþ èíòåíñèâíîñòè ñâå-
òîâîãî ïîòîêà ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç íàãðåâàåìûé
(îõëàæäàåìûé) êðèñòàëë-äàò÷èê ìîæíî îïðåäåëÿòü
òåìïåðàòóðó ñðåäû, â êîòîðóþ ïîìåùåí êðèñòàëë.
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ïðåäëàãàåìîãî óñòðîéñòâà
äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ïîêàçàíà íà ðèñ. 1 [3, 4].
Ïàðàëëåëüíûé ìîíîõðîìàòè÷åñêèé ñâåòîâîé ïî-
òîê îò èñòî÷íèêà ïðîõîäèò ÷åðåç ïîëÿðèçàòîð, êîì-
ïåíñàòîð, òåðìî÷óâñòâèòåëüíûé êðèñòàëë, àíàëèçàòîð,
óçêîïîëîñíûé ñâåòîôèëüòð è ïîïàäàåò íà ïðèåìíèê
ãäå I0 �
d �
∆n(Ò) =
n′(Ò), n′′(Ò) �
λ �
èíòåíñèâíîñòü ïàäàþùåãî ñâåòîâîãî ïîòîêà;
òîëùèíà êðèñòàëëà âäîëü ëó÷à;
n′(Ò)�n′′(Ò);
ïîêàçàòåëè ïðåëîìëåíèÿ êðèñòàëëà â êðèñòàëëîôè-
çè÷åñêèõ íàïðàâëåíèÿõ, ëåæàùèõ â ïëîñêîñòè, ïåð-
ïåíäèêóëÿðíîé íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ èç-
ëó÷åíèÿ;
äëèíà âîëíû èçëó÷åíèÿ.
2 4
5 6
8
7
9
3
1
«0»
Ðèñ. 1. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà óñòðîéñòâà äëÿ èçìåðå-
íèÿ òåìïåðàòóðû:
1 � èñòî÷íèê ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ; 2, 4 � ïîëÿðèçà-
òîðû; 3 � ïëàñòèíà äâóëó÷åïðåëîìëÿþùåãî êðèñòàëëà; 5 � óçêî-
ïîëîñíûé ñâåòîôèëüòð; 6 � ôîòîïðèåìíèê; 7 � íóëü-èíäèêà-
òîð; 8 � ñ÷åò÷èê èìïóëüñîâ; 9 � êîìïåíñàòîð
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
46
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
èçëó÷åíèÿ. Çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî íà
ïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ îò òåìïåðàòóðû ñõåìàòè÷íî èçîá-
ðàæåíà íà ðèñ. 2, à. Åå ìîæíî ïîëó÷èòü ñëåäóþùèì
îáðàçîì. Ïåðåä íà÷àëîì èçìåðåíèé ïðè èçâåñòíîé íà-
÷àëüíîé òåìïåðàòóðå äîñòèãàþò ìèíèìàëüíîé îñâå-
ùåííîñòè ôîòîïðèåìíèêà è îïðåäåëÿþò âåëè÷èíó ìè-
íèìàëüíîãî ôîòîòîêà. Ïîñëå ýòîãî òåðìî÷óâñòâèòåëü-
íûé ýëåìåíò ïîìåùàþò â ñðåäó, ãäå èçìåðÿåòñÿ òåì-
ïåðàòóðà. Ñ ïîìîùüþ êîìïåíñàòîðà îïðåäåëÿþò ïðè-
ðîñò ðàçíîñòè ôàç ñâåòîâîé âîëíû, êîòîðàÿ ïðîøëà
÷åðåç òåðìî÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò, è ïî ïðåäâàðè-
òåëüíî ïîëó÷åííîé ãðàäóèðîâêå â êîîðäèíàòàõ �òåì-
ïåðàòóðà � ðàçíîñòü ôàç ∆� îïðåäåëÿþò èñêîìóþ òåì-
ïåðàòóðó. ×àñòü ïðèðîñòà ðàçíîñòè ôàç, êðàòíóþ 2π,
îïðåäåëÿþò ïî ÷èñëó ìèíèìóìîâ ôîòîòîêà, à îñòàâ-
øóþñÿ ÷àñòü, ìåíüøóþ, ÷åì 2π, îïðåäåëÿþò ïî ðàç-
íîñòè ïîêàçàòåëåé êîìïåíñàòîðà, ñîîòâåòñòâóþùèõ
ïåðâîìó è ïîñëåäíåìó èçìåðåííûì ìèíèìóìàì ôî-
òîòîêà.
Íà ðèñ. 2, á ïðåäñòàâëåíà ãðàäóèðîâî÷íàÿ çàâè-
ñèìîñòü òåðìîäàò÷èêà íà îñíîâå êðèñòàëëà ñèíãåíè-
òà (K2Ca[SO4]2·4H2O) [5].
Ïðåäñòàâèì çàâèñèìîñòü (1) â âèäå
2
0( ) sin ,
k
I T I T
π=
λ (2)
ãäå ïàðàìåòð k îòîáðàæàåò ðàçíîñòü ôàç, âîçíèêàþ-
ùóþ âñëåäñòâèå èçìåíåíèÿ òîëùèíû è ëó÷åïðåëîì-
ëåíèÿ êðèñòàëëà ïîä äåéñòâèåì òåìïåðàòóðû. Ïîýòî-
ìó âûðàæåíèå (2) ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê
2
0
0
( ' '')
( ) sin ( ' '') .
T d n n
I T I n n d T
T T
π ∂ ∂ − = − + ∂ λ ∂ ∂
∫ (3)
Î÷åâèäíî, ÷òî íåêîòîðîé âåëè÷èíå ôîòîòîêà îò-
âå÷àåò òåìïåðàòóðà � ,mT T+ ∆ ãäå m=0, ±1, ±2, �;
∆T � çíà÷åíèå òåìïåðàòóðû, êîòîðîå îïðåäåëÿåòñÿ
ïî çíà÷åíèþ óãëà ïîâîðîòà êîìïåíñàòîðà, �;T T∆ <
�T � èíòåðâàë òåìïåðàòóð (ñì. ðèñ. 2, à), õàðàêòåð-
íûé äëÿ âûáðàííîãî äàò÷èêà (çàâèñèò îò ìàòåðèàëà
êðèñòàëëà, îðèåíòàöèè åãî ãðàíåé îòíîñèòåëüíî êðè-
ñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé, îò åãî òîëùèíû), â êîòî-
ðîì èíòåíñèâíîñòü ñâåòà ïðîõîäèò ïîëíûé ïåðèîä. Â
ñâÿçè ñ ýòèì óêàçàííûé èíòåðâàë òåìïåðàòóð ìîæíî
óñëîâíî íàçâàòü ïåðèîäîì òåìïåðàòóðû. Ïðè k=const
�T íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû, ïðè k=k(Ò) � çàâèñèò.
Òàê êàê çàâèñèìîñòü �( )T T ó÷èòûâàåòñÿ ïðè ãðàäóèðîâàíèè
òåðìîäàò÷èêîâ, äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â íèõ ìîãóò îêàçàòüñÿ «íå-
óäîáíûìè» ìàòåðèàëû, îáëàäàþùèå â ðàáî÷åì äèàïàçîíå òåìïå-
ðàòóð ôàçîâûìè ïåðåõîäàìè, â îáëàñòè êîòîðûõ, êàê ïðàâèëî,
èìåþò ìåñòî çíà÷èòåëüíûå àíîìàëèè ñâîéñòâ êðèñòàëëîâ, óñëîæ-
íÿþùèå è ïðîöåññ ãðàäóèðîâàíèÿ, è âèä êðèâîé ãðàäóèðîâàíèÿ.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïðè ñîçäàíèè ïðèáîðîâ óçêîöåëåâîãî íàçíà-
÷åíèÿ ïîäîáíûå ðåçêèå àíîìàëèè ìîãóò îêàçàòüñÿ ïîëåçíûìè.
Èñêîìàÿ òåìïåðàòóðà ñðåäû ìîæåò áûòü ïðåäñòàâ-
ëåíà êàê
�
x 0T T mT T= + + ∆ (4)
èëè
0 ,xT T A= + δ (5)
×óâñòâèòåëüíîñòü ïðåäëàãàåìîãî óñòðîéñòâà äëÿ
èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû çàâèñèò îò ôèçè÷åñêèõ
ñâîéñòâ êðèñòàëëà, åãî òîëùèíû è äëèíû âîëíû èñ-
ïîëüçóåìîãî èçëó÷åíèÿ, îò êîòîðûõ òàêæå çàâèñèò
ïåðèîä �,T è ÷åì ìåíüøå �,T òåì âûøå ÷óâñòâèòåëü-
íîñòü äàò÷èêà.
 ïðîñòåéøåì ñëó÷àå, êîãäà ïåðèîä �T íå çàâèñèò
îò òåìïåðàòóðû, îí îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå
� ,
' '' ( ' '')
( ' '')
ë
T
(n n ) d n n
d n n d
T T T
λ= ≈
∂ − ∂ ∂ −+ −
∂ ∂ ∂
(6)
ãäå ó÷òåíî, ÷òî äëÿ áîëüøèíñòâà ìàòåðèàëîâ
' ''
( ' '') .
(n n ) d
d n n
T T
∂ − ∂>> −
∂ ∂
Òàêèì îáðàçîì, èç ôîðìóëû (6) ñëåäóåò, ÷òî â êà-
÷åñòâå òåðìî÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà ïðåäëàãàåìî-
ãî óñòðîéñòâà ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü êðèñòàëëû ñ ñèëü-
íîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòüþ ëó÷åïðåëîìëåíèÿ,
à äëÿ îñâåùåíèÿ èñïîëüçîâàòü èñòî÷íèê, èìåþùèé
êàê ìîæíî ìåíüøóþ äëèíó âîëíû èçëó÷åíèÿ. Ïåðè-
îä �T ìîæíî óìåíüøèòü çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ òîëùèíû
òåðìî÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà, îäíàêî ïðè ýòîì âîç-
ðàñòåò òåïëîâàÿ èíåðöèîííîñòü äàò÷èêà è âîçíèêíóò
à) I
1
0
Ò�T
á) Ò, Ê
430
350
270
�1 0 1 2 3 4 5 ∆
Ðèñ. 2. Èíòåíñèâíîñòü ñâåòà, ðåãèñòðèðóåìàÿ ïðèåìíè-
êîì ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû äâóëó÷åïðåëîìëÿþùå-
ãî êðèñòàëëà (à), è ãðàäóèðîâî÷íàÿ çàâèñèìîñòü òåðìî-
äàò÷èêà íà îñíîâå êðèñòàëëà ñèíãåíèòà (á)
ãäå T0 �
m �
À �
δ �
òåìïåðàòóðà, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäèëè íàñòðîéêè è
çàïóñê ïðèáîðà;
÷èñëî ìèíèìóìîâ ôîòîòîêà, çàðåãèñòðèðîâàííûõ â äè-
àïàçîíå òåìïåðàòóð T0�Tx;
ïîñòîÿííàÿ ïðèáîðà (óãîë íàêëîíà ïðÿìîé íà ðèñ. 2, á);
ðàçíîñòü ôàç, îáóñëîâëåííàÿ èçìåíåíèåì òåìïåðàòóðû
äàò÷èêà.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
47
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
íåæåëàòåëüíûå ãðàäèåíòû òåìïåðàòóðû. Ïðè íåáîëüøîé
òîëùèíå äàò÷èêîâ ìîæíî óâåëè÷èòü èõ ýôôåêòèâíóþ
òîëùèíó, îáåñïå÷èâ ìíîãîðàçîâîå ïðîõîæäåíèå ëó÷à
÷åðåç êðèñòàëëè÷åñêóþ ïëàñòèíêó.
Ïîâûñèòü òî÷íîñòü óñòðîéñòâà ìîæíî, åñëè èñ-
ïîëüçîâàòü â êà÷åñòâå òåðìî÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà
äâóëó÷åïðåëîìëÿþùèé êðèñòàëë ñ çåðêàëüíîé ïîä-
ëîæêîé [4].  òàêîì ñëó÷àå îïòè÷åñêèé ïóòü ëó÷à,
ïðîõîäÿùåãî ñêâîçü òåðìî÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò,
âîçðàñòàåò âäâîå, ñîîòâåòñòâåííî ïîâûøàåòñÿ òî÷-
íîñòü îïðåäåëåíèÿ èëè ðåãóëèðîâàíèÿ òåìïåðàòóðû.
Íåîáõîäèìî òàêæå îòìåòèòü, ÷òî îïòè÷åñêàÿ ñõåìà, â
êîòîðîé èñïîëüçóåòñÿ ÿâëåíèå îòðàæåíèÿ ñâåòà, êîí-
ñòðóêòèâíî ìîæåò áûòü áîëåå âûãîäíîé, ïîñêîëüêó
âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ íåâîçìîæíî ðåàëèçîâàòü íà ïðàê-
òèêå ïðîõîæäåíèå ñâåòà ñêâîçü îáúåêò, òåìïåðàòóðà
êîòîðîãî îïðåäåëÿåòñÿ.
Ïðè èñïîëüçîâàíèè êîìïåíñàòîðà Áåðåêà óäàåòñÿ
èçìåðÿòü ðàçíîñòü ôàç äî 0,01, à ýòî çíà÷èò, ÷òî òî÷-
íîñòü èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ñîñòàâëÿåò 0,01 Ê.
Ðåàëèçàöèÿ òåðìîìåòðè÷åñêîãî óñòðîéñòâà
Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíà ñõåìà óñòðîéñòâà äëÿ èçìåðå-
íèÿ òåìïåðàòóðû ñðåäû ïî èíòåíñèâíîñòè ìîíîõðî-
ìàòè÷åñêîãî ñâåòà, ïðîøåäøåãî ÷åðåç îïòè÷åñêè àíè-
çîòðîïíûé (îäíîîñíûé èëè äâóõîñíûé) êðèñòàëë,
ïîìåùåííûé â ýòó ñðåäó. Òàêîå óñòðîéñòâî èìååò
áîëüøóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü è òî÷íîñòü è ïîçâîëÿåò
èçìåðÿòü òåìïåðàòóðó ïðè ïåðåõîäå îò íàãðåâàíèÿ ê
îõëàæäåíèþ èëè íàîáîðîò.
Ïîñëå ïðîõîæäåíèÿ ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî ñâåòà îò
èñòî÷íèêà 1 ÷åðåç êðèñòàëë 4, ðàñïîëîæåííûé â äè-
àãîíàëüíîì ïîëîæåíèè ìåæäó ñêðåùåííûìè ïîëÿ-
ðèçàòîðàìè 3 è 5, íà âûõîäå (â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäè-
êóëÿðíîé íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà) áóäåò
íàáëþäàòüñÿ èíòåðôåðåíöèîííàÿ êàðòèíà (ñèñòåìà
ìèíèìóìîâ è ìàêñèìóìîâ èíòåíñèâíîñòè ñâåòà).
Åñëè â ïëîñêîñòè, ãäå íàáëþäàåòñÿ èíòåðôåðåíöèîí-
íàÿ êàðòèíà, ðàçìåñòèòü ôîòîäèîä 6, òî îí áóäåò ðåãè-
ñòðèðîâàòü èíòåíñèâíîñòü ñâåòà, âåëè÷èíà êîòîðîé ïðè
èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà áóäåò èçìåíÿòüñÿ
ñîãëàñíî çàâèñèìîñòè (1).
Êîíòðàñò èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû îáåñïå÷è-
âàåòñÿ êîíäåíñîðíîé ëèíçîé 2. Ñèãíàë îò ôîòîäèîäà 6
óñèëèâàåòñÿ óñèëèòåëåì ïîñòîÿííîãî òîêà 9 è èçìå-
ðÿåòñÿ âîëüòìåòðîì 10. Òàêèì îáðàçîì, ïîêàçàíèÿ
âîëüòìåòðà 10 ïðîïîðöèîíàëüíû èíòåíñèâíîñòè ñâå-
òà, êîòîðûé ïîïàäàåò íà ôîòîäèîä 6. Ïîëó÷åííàÿ çà-
âèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ñâåòà îò òåìïåðàòóðû èçîá-
ðàæåíà íà ðèñ. 4.
Ðåâåðñèâíûé ñ÷åò÷èê èìïóëüñîâ 11 ôèêñèðóåò
êîëè÷åñòâî ìàêñèìóìîâ èíòåíñèâíîñòè ñâåòà m, âå-
ëè÷èíó ∆Ò îïðåäåëÿþò ïî ïîêàçàòåëÿì âîëüòìåòðà 10,
èñïîëüçóÿ ãðàäóèðîâî÷íóþ òàáëèöó «íàïðÿæåíèå �
òåìïåðàòóðà».
Îäíàêî, êàê âèäíî èç ðèñ. 4, îäíîìó çíà÷åíèþ
èíòåíñèâíîñòè ñâåòà ²õ, êîòîðîå ðåãèñòðèðóåòñÿ ôî-
òîäèîäîì 6, îòâå÷àþò äâå òåìïåðàòóðû � Tx1 è Tx2.
Äëÿ òîãî ÷òîáû èõ ðàçëè÷èòü, â ðåãèñòðèðóþùåé ÷à-
ñòè óñòðîéñòâà èñïîëüçóþòñÿ äîïîëíèòåëüíî äâà ôî-
òîðåçèñòîðà (ðèñ. 5), ðàçìåùåííûå ñ îáåèõ ñòîðîí îò
ôîòîäèîäà è âêëþ÷åííûå â ïëå÷è ìîñòà Óèòñòîíà. Ïðè
òàêîì ðàçìåùåíèè ôîòîðåçèñòîðîâ è ôîòîäèîäà ñâåò,
êîòîðûé ïîïàäàåò íà íèõ, áóäåò èìåòü ðàçíóþ èíòåí-
ñèâíîñòü, ïîñêîëüêó åå ðàñïðåäåëåíèå â èíòåðôåðåí-
öèîííîé êàðòèíå èìååò ñèíóñîèäàëüíûé õàðàêòåð.
Ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû èíòåíñèâíîñòü ñâåòà,
êîòîðûé ïîïàäàåò íà ôîòîðåçèñòîðû 7 è 8 è ôîòîäèîä
6, òàêæå èçìåíÿåòñÿ ïî-ðàçíîìó. Â ïåðâîé ïîëîâèíå
õàðàêòåðíîãî ïåðèîäà �,T êîãäà èíòåíñèâíîñòü ñâåòà,
ïîïàäàþùåãî íà ôîòîäèîä 6, ïðè íàãðåâàíèè èçìå-
íÿåòñÿ îò ìèíèìóìà ê ìàêñèìóìó, ñâåòîâîé ïîòîê,
êîòîðûé ïîïàäàåò íà ôîòîðåçèñòîð 7, áîëüøå ñâåòî-
1 4
2 53
6
7 10
8
11
9
12
R R
Ðèñ. 3. Ñõåìà òåðìîìåòðà íà îñíîâå äâóëó÷åïðåëîìëÿ-
þùåãî êðèñòàëëà:
1 � èñòî÷íèê ñâåòà; 2 � êîíäåíñîðíàÿ ëèíçà; 3 � ïîëÿðèçàòîð;
4 � êðèñòàëë; 5 � àíàëèçàòîð; 6 � ôîòîäèîä; 7, 8 � ôîòîðåçè-
ñòîðû; 9 � óñèëèòåëü ïîñòîÿííîãî òîêà; 10 � âîëüòìåòð; 11 �
ðåâåðñèâíûé ñ÷åò÷èê èìïóëüñîâ; 12 � ãàëüâàíîìåòð
I
Imax
Ix
Imin
Tx1 Tx2 t
∆T ∆T
�T �T �T �T �T
8
6
7
8
6
7
m�2 m�1 m m+1 m+2
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ñâåòà îò òåìïåðàòó-
ðû êðèñòàëëà äëÿ ñõåìû òåðìîìåòðà íà ðèñ. 3
min max min
I
6
78
6
78
Ðèñ. 5. Ðàñïðåäåëåíèå ñâåòà, ïîïàäàþùåãî íà ôîòîðåçè-
ñòîðû (îáîçíà÷åíèÿ, êàê íà ðèñ. 3)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
48
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
âîãî ïîòîêà íà ôîòîðåçèñòîðå 8. Ñîîòâåòñòâåííî, ïðè
èçìåíåíèè ñîïðîòèâëåíèÿ ôîòîðåçèñòîðîâ èçìåíÿåò-
ñÿ è ñîîòíîøåíèå ñîïðîòèâëåíèé â ïëå÷àõ ìîñòà Óèò-
ñòîíà, è ãàëüâàíîìåòð 12 ïîêàçûâàåò ïîëîæèòåëüíîå
çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ. Âî âòîðîé ïîëîâèíå ïåðèîäà,
êîãäà èíòåíñèâíîñòü ñâåòà, ïîïàäàþùåãî íà ôîòîäè-
îä 6, èçìåíÿåòñÿ îò ìàêñèìóìà ê ìèíèìóìó, ñâåòî-
âîé ïîòîê íà ôîòîðåçèñòîðå 7 ìåíüøå ñâåòîâîãî ïî-
òîêà íà ôîòîðåçèñòîðå 8. Ãàëüâàíîìåòð â ýòîì ñëó-
÷àå ïîêàçûâàåò îòðèöàòåëüíîå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïîëîæèòåëüíîì íàïðÿæåíèè
íà ãàëüâàíîìåòðå 12 çíà÷åíèå èñêîìîé òåìïåðàòóðû
ñðåäû ñîñòàâëÿåò
0
� ,xT T mT T= + + ∆ (7)
à ïðè îòðèöàòåëüíîì íàïðÿæåíèè
0
�( 1) .xT T m T T= + + − ∆ (8)
Ïðè ïåðåõîäå îò íàãðåâàíèÿ ê îõëàæäåíèþ èëè
íàîáîðîò òàêæå èñïîëüçóþòñÿ çíà÷åíèÿ ïîêàçàíèé
ãàëüâàíîìåòðà 12. Ïðè íàãðåâàíèè êðèñòàëëà çíàê
íàïðÿæåíèÿ íà ãàëüâàíîìåòðå 12 èçìåíÿåòñÿ ñ «+» íà
«�», êîãäà èíòåíñèâíîñòü ñâåòà íà ôîòîäèîäå 6 ïðî-
õîäèò ÷åðåç ìàêñèìóì (âêëþ÷àåòñÿ êàíàë «ñóììèðî-
âàíèå» ñ÷åò÷èêà), à ïðè îõëàæäåíèè íàîáîðîò � «�»
èçìåíÿåòñÿ íà «+» (âêëþ÷àåòñÿ êàíàë «âû÷èòàíèå»).
Äàëüíåéøåå ðàçâèòèå èäåè ïîçâîëèëî ðàçðàáîòàòü
ïîëíîñòüþ àâòîìàòèçèðîâàííûé öèôðîâîé èçìåðèòåëü
òåìïåðàòóðû [6, 7], áëîê-ñõåìà êîòîðîãî ïðèâåäåíà
íà ðèñ. 6.
Ìîíîõðîìàòè÷åñêèé ïîëÿðèçîâàííûé ëó÷ îò èñ-
òî÷íèêà ñâåòà 1 ïðîõîäèò ñêâîçü äâóëó÷åïðåëîìëÿþ-
ùèé êðèñòàëë 2, ïîïàäàåò íà ñâåòîäåëèòåëüíóþ ïëàñ-
òèíêó 3 è ðàçäåëÿåòñÿ íà äâà ëó÷à, ïðè÷åì îäèí ëó÷
÷åðåç ïîëÿðèçàòîð 5 è óçêîïîëîñíûé ñâåòîôèëüòð 7
ïîïàäàåò íà ôîòîïðèåìíèê 9, à äðóãîé, ïîñëå ïðî-
õîæäåíèÿ ÷åðåç ôàçîâóþ ïëàñòèíêó 4, ïîëÿðèçàòîð 6
è ñâåòîôèëüòð 8, ïîëó÷àåò ïîñòîÿííûé ôàçîâûé ñäâèã
π/2 è ïîïàäàåò íà ôîòîïðèåìíèê 10. Ýëåêòðè÷åñêèå
ñèãíàëû Uô1 è Uô2 íà âûõîäàõ ôîòîïðèåìíèêîâ 9 è 10
îïðåäåëÿþòñÿ êâàäðàòîì àìïëèòóäû ñîîòâåòñòâó-
þùèõ îïòè÷åñêèõ ñèãíàëîâ íà èõ âõîäàõ.
Ñ âûõîäîâ ôîòîïðèåìíèêîâ 9 è 10 ýëåêòðè÷åñêèå
ñèãíàëû ïîñòóïàþò íà âõîäû îïåðàöèîííûõ óñèëèòå-
ëåé 11 è 12, à ñ èõ âûõîäîâ � íà âõîäû óñòðîéñòâ
ôîðìèðîâàíèÿ ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ 13 è 14.
Åñëè íàïðÿæåíèå Uô1 îïåðåæàåò ïî ôàçå Uô2, òî
ðåâåðñèâíûé ñ÷åò÷èê 22 ðàáîòàåò â ðåæèìå ñóììè-
ðîâàíèÿ, åñëè æå Uô1 îòñòàåò îò Uô2 � òî â ðåæèìå
âû÷èòàíèÿ. Ñ âûõîäà óñòðîéñòâà 13 ñèãíàë ïîñòóïàåò
íà âõîä èíâåðòîðà 15 è íà âõîä ñáðàñûâàíèÿ òðèããåðà
16, à ñ âûõîäà èíâåðòîðà 15 � íà S-âõîä òðèããåðà
16. Ñ ïðÿìîãî âûõîäà òðèããåðà 16 ñèãíàë ïîñòóïàåò
íà âõîä äèôôåðåíöèðóþùåé öåïè 17, äèôôåðåíöè-
ðóåòñÿ è ïîñòóïàåò íà ïåðâûé âõîä êëþ÷åâîé ñõåìû
19, à ñèãíàë ñ èíâåðòèðóþùåãî âûõîäà òðèããåðà 16
ïîñòóïàåò íà âõîä äèôôåðåíöèðóþùåé öåïè 18, äèô-
ôåðåíöèðóåòñÿ è ïîñòóïàåò íà ïåðâûé âõîä êëþ÷åâîé
ñõåìû 20. Ñ âûõîäà óñòðîéñòâà ôîðìèðîâàíèÿ ïðÿ-
ìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ 14 ñèãíàë ïîñòóïàåò íà ïà-
ðàëëåëüíî ñîåäèíåííûå âòîðûå âõîäû ïåðâîé è âòî-
ðîé êëþ÷åâûõ ñõåì, íà ìëàäøèé àäðåñíûé âõîä ïåð-
âîãî áëîêà ïàìÿòè 24, ñ âûõîäà êëþ÷åâîé ñõåìû 19
� íà âõîä óïðàâëåíèÿ âû÷èòàíèåì ðåâåðñèâíîãî ñ÷åò-
÷èêà 22 è ñ âûõîäà êëþ÷åâîé ñõåìû 20 � íà âõîä
óïðàâëåíèÿ ñóììèðîâàíèåì ýòîãî ñ÷åò÷èêà. Íà óñòà-
íîâî÷íûõ âõîäàõ ñ÷åò÷èêà â ïàðàëëåëüíîì äâîè÷íîì
êîäå ñ ïîìîùüþ áëîêà óñòàíîâêè 23 óñòàíîâëåíî
öåëîå ÷èñëî ïåðèîäîâ �T äëÿ èçâåñòíîé èñõîäíîé òåì-
ïåðàòóðû.
Ñèãíàë Uô1 ñ âûõîäà îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ 11
òàêæå ïîñòóïàåò íà âõîä àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîá-
ðàçîâàòåëÿ 21, èñõîäíûé äâîè÷íûé ïàðàëëåëüíûé êîä
êîòîðîãî, íà÷èíàÿ ñî âòîðîãî, ïîñòóïàåò íà àäðåñíûå
âõîäû áëîêà ïàìÿòè 24, ïðè÷åì êîëè÷åñòâî èñïîëü-
çóåìûõ àäðåñíûõ âõîäîâ çàâèñèò îò ÷èñëà äðîáíûõ
÷àñòåé ∆T, íà êîòîðûå íåîáõîäèìî äåëèòü ïåðèîä �T .
Ñ âûõîäà ðåâåðñèâíîãî ñ÷åò÷èêà 22 ïàðàëëåëüíûé
äâîè÷íûé êîä ïîñòóïàåò íà ïåðâûé âõîä ñóììàòîðà
25, à íà âòîðîé âõîä � â ïàðàëëåëüíîì äâîè÷íîì
êîäå ñ âûõîäà áëîêà ïàìÿòè 24 çíà÷åíèÿ ∆T. Ñ âûõî-
äà ñóììàòîðà 25 ïàðàëëåëüíûé äâîè÷íûé êîä ïîñòó-
ïàåò íà àäðåñíûé âõîä áëîêà ïàìÿòè 26 è íà ïåðâûé
29
1
2 3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27 28
S
R 1
2
2
1
Ðèñ. 6. Áëîê-ñõåìà àâòîìàòèçèðîâàííîãî öèôðîâîãî èçìåðèòåëÿ òåìïåðàòóðû:
1 � èñòî÷íèê ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ; 2 � äâóëó÷åïðåëîìëÿþùèé êðèñòàëë; 3 � ñâåòîäåëèòåëüíàÿ ïëàñòèíà; 4 � ôàçîâàÿ
ïëàñòèíà; 5, 6 � ïîëÿðèçàòîðû; 7, 8 � óçêîïîëîñíûå ñâåòîôèëüòðû; 9, 10 � ôîòîïðèåìíèêè; 11, 12 � îïåðàöèîííûå óñèëèòåëè;
13, 14 � ôîðìèðîâàòåëè ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ; 15 � èíâåðòîð; 16 � òðèããåð; 17, 18 � äèôôåðåíöèàëüíûå öåïè; 19, 20 �
êëþ÷è; 21 � àíàëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü; 22 � ðåâåðñèâíûé ñ÷åò÷èê; 23 � áëîê ïðåäâàðèòåëüíîé óñòàíîâêè; 24, 26 � áëîêè
ïàìÿòè; 25, 27 � ñóììàòîðû; 28 � ïðåîáðàçîâàòåëü «êîä-êîä»; 29 � áëîê èíäèêàöèè
+
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
49
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
U9
0
U10
0
U11
0
U12
0
U13
0
U14
0
U15
0
U1
16
0
U2
16
0
U17
0
U18
0
U19
0
U20
0
∆U
∆U
A′
A
∆τ ∆τ′
T↑ T↓
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
Ðèñ. 7. Âðåìåííûå äèàãðàììû ðàáîòû àâòîìàòèçèðîâàííîãî öèôðîâîãî èçìåðèòåëÿ òåìïåðàòóðû
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
50
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
âõîä ñóììàòîðà 27, íà âòîðîé âõîä êîòîðîãî â ïàðàë-
ëåëüíîì äâîè÷íîì êîäå ïîñòóïàåò ÷èñëî, çàïèñàííîå
â áëîêå ïàìÿòè 26, êîòîðîå ñóììèðóåòñÿ âòîðûì ñóì-
ìàòîðîì 27 è äàåò ÷èñëî, ñîîòâåòñòâóþùåå â äâîè÷-
íîì êîäå çíà÷åíèþ òåìïåðàòóðû. Ïàðàëëåëüíûé äâî-
è÷íûé êîä ñ âûõîäà ñóììàòîðà 27 ïîñòóïàåò íà âõîä
ïðåîáðàçîâàòåëÿ «êîä-êîä» 28 â äâîè÷íî-äåñÿòè÷íîì
êîäå, ñ âûõîäà êîòîðîãî ïîñòóïàåò íà âõîä áëîêà èí-
äèêàöèè 29, ïîêàçûâàþùåãî çíà÷åíèå òåìïåðàòóðû â
ãðàäóñàõ.
Íà ðèñ. 7 ïðèâåäåíû âðåìåííûå äèàãðàììû íà-
ïðÿæåíèé, ñíèìàåìûõ ñ ñîîòâåòñòâóþùèõ ïðåîáðà-
çîâàòåëåé ïðåäëîæåííîãî èçìåðèòåëÿ òåìïåðàòóðû.
Íà äèàãðàììàõ ñäåëàíû ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ. Íà äèàã-
ðàììå U9: ∆τ � ïåðèîä èçìåíåíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, ñíè-
ìàåìîãî ñ ïðåîáðàçîâàòåëÿ 9, îòâå÷àþùèé ïåðèîäó èçìåíåèÿ
òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà; ∆τ′ � ñìåùåíèå ôàçû ñèãíàëà íà 1/8
ïåðèîäà ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà. Íà äèàãðàììå
U10: Ò↑ è Ò↓ óñëîâíî îáîçíà÷àþò íàïðàâëåíèÿ âîçðàñòàíèÿ èëè
óìåíüøåíèÿ òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà. Íà äèàãðàììàõ U11 è U12:
∆U � íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ ðàáîòû â îáëàñòè
ïîëîæèòåëüíûõ çíà÷åíèé íàïðÿæåíèé. Ëèíèÿ ÀÀ′ îáîçíà÷àåò óñ-
ëîâíûé ìîìåíò âðåìåíè, êîãäà õîä òåìïåðàòóðû èçìåíÿåòñÿ îò
âîçðàñòàíèÿ ê óìåíüøåíèþ èëè íàîáîðîò.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â îïèñàííûõ âûøå óñòðîé-
ñòâàõ äëÿ èçìåðåíèÿ è ðåãóëèðîâàíèÿ òåìïåðàòóðû
îïòè÷åñêèì ìåòîäîì â êà÷åñòâå òåðìîäàò÷èêîâ, â
ïðèíöèïå, ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ ëþáîé ìîíîêðè-
ñòàëëè÷åñêèé ìàòåðèàë, êîòîðûé îáëàäàåò äâîéíûì ëó-
÷åïðåëîìëåíèåì. Ãëàâíûìè ôàêòîðàìè, êîòîðûå îï-
ðåäåëÿþò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ìîíîêðèñòàë-
ëà êàê òåðìîäàò÷èêà, ÿâëÿþòñÿ åãî îáëàñòü ïðîçðà÷-
íîñòè, âåëè÷èíà äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ, âåëè÷èíà èç-
ìåíåíèÿ äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ ñ èçìåíåíèåì òåìïå-
ðàòóðû è òåìïåðàòóðíûé èíòåðâàë ñóùåñòâîâàíèÿ ñà-
ìîãî ìàòåðèàëà è åãî äâóëó÷åïðåëîìëÿþùèõ ñâîéñòâ.
Èñïîëüçîâàíèå ìîíîêðèñòàëëîâ ëåéêîñàïôèðà
è íèîáàòà ëèòèÿ
Ñåãîäíÿ â çàâèñèìîñòè îò äèàïàçîíà èçìåðÿå-
ìûõ òåìïåðàòóð è ñâîéñòâ ñðåäû, â êîòîðîé
ðàçìåùàåòñÿ òåðìîäàò÷èê, à òàêæå òðåáîâàíèé ê òî÷-
íîñòè èçìåðåíèé, ìîæåò ïðèìåíÿòüñÿ î÷åíü øèðîêàÿ
ãàììà ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, êîòîðûå
ñèíòåçèðóþòñÿ â ïðîìûøëåííî-ëàáîðàòîðíûõ óñëî-
âèÿõ, êàê íàïðèìåð ìîíîêðèñòàëëû Ca3Ga2Ge4O14 [6].
Ïåðñïåêòèâíûì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå òåðìîäàò÷è-
êîâ íà îñíîâå ìîíîêðèñòàëëîâ ëåéêîñàïôèðà (Al2O3)
è íèîáàòà ëèòèÿ (LiNbO3) [8], êîòîðûå âûðàùèâàþò-
ñÿ â ïðîìûøëåííûõ ìàñøòàáàõ [9, 10]. Ê ïîëîæè-
òåëüíûì ñâîéñòâàì Al2O3 è LiNbO3 â äàííîì ñëó÷àå
ñëåäóåò îòíåñòè èõ äîñòàòî÷íî áîëüøèå çíà÷åíèÿ âå-
ëè÷èíû äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ è øèðîêèé òåìïåðàòóð-
íûé äèàïàçîí ñóùåñòâîâàíèÿ. Ðàññìîòðèì ñâîéñòâà
êðèñòàëëîâ Al2O3 è LiNbO3 ñ òî÷êè çðåíèÿ èõ ïðèìå-
íåíèÿ â êà÷åñòâå äàò÷èêîâ òåìïåðàòóðû.
Êðèñòàëëû ëåéêîñàïôèðà îáëàäàþò óíèêàëüíîé
ïðî÷íîñòüþ, õèìè÷åñêîé ñòîéêîñòüþ, íå èìåþò ôà-
çîâûõ ïåðåõîäîâ äî òåìïåðàòóðû 2000°Ñ [9], ÷òî äå-
ëàåò èõ âåñüìà ïðèâëåêàòåëüíûìè äëÿ èñïîëüçîâà-
íèÿ â êà÷åñòâå äàò÷èêîâ â ðàçíîîáðàçíûõ îïòè÷åñêèõ
óñòðîéñòâàõ. Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ïîçâîëÿåò
ïîëó÷àòü ñëèòêè êðèñòàëëîâ ñ îïòè÷åñêèìè ñâîéñòâà-
ìè, îäíîðîäíûìè ïî âñåìó îáúåìó.
Èññëåäîâàíèÿ äèñïåðñèîííûõ çàâèñèìîñòåé ïî-
êàçàòåëåé ïðåëîìëåíèÿ êðèñòàëëîâ ëåéêîñàïôèðà
ïðîâîäèëèñü â [11�13]. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåìïåðà-
òóðíûõ èçìåíåíèé ïîêàçàòåëåé ïðåëîìëåíèÿ êðèñòàë-
ëîâ â [12�14] íà îñíîâå èçìåðåíèé ïðè ôèêñèðî-
âàííûõ òåìïåðàòóðàõ áûëè ïðîâåäåíû îöåíêè ïðèðî-
ñòà ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ n ñ èçìåíåíèåì òåìïåðà-
òóðû è ñäåëàíî äîïóùåíèå, ÷òî òåìïåðàòóðíàÿ çàâè-
ñèìîñòü n(Ò) íîñèò ëèíåéíûé õàðàêòåð. Àâòîðû [15]
ïðîâåëè íåïîñðåäñòâåííûå èññëåäîâàíèÿ èçìåíåíèé
ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ êðèñòàëëîâ ëåéêîñàïôèðà íà
âîëíàõ äëèíîé 546,1 è 579,1 íì â äèàïàçîíå òåìïå-
ðàòóð îò 20 äî 1000°Ñ. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ñ äîñ-
òàòî÷íîé òî÷íîñòüþ ìîæíî ñ÷èòàòü èçìåíåíèÿ ïîêà-
çàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ñ òåìïåðàòóðîé ëèíåéíûìè, à
òåìïåðàòóðíûå êîýôôèöèåíòû dn/dT â èíòåðâàëå òåì-
ïåðàòóð 20�700°Ñ ñîñòàâèëè ñîîòâåòñòâåííî
1,37·10�5 Ê�1 äëÿ λ=546,1 íì è 1,4·10�5 Ê�1 äëÿ
λ=579,1 íì. Èç ïðèâåäåííûõ äàííûõ âèäíî, ÷òî êðè-
ñòàëëû ëåéêîñàïôèðà ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â
êà÷åñòâå äàò÷èêîâ ïðè èçìåðåíèè òåìïåðàòóðû.
Äëÿ ãðàäóèðîâêè òåðìî÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà
â êîîðäèíàòàõ �òåìïåðàòóðà � ïîðÿäîê ìàêñèìóìà
èíòåíñèâíîñòè� ïðèìåíÿëîñü ñëåäóþùåå óñòðîéñòâî
(ðèñ. 8). Ïîëèðîâàííàÿ ïëàñòèíà 1 èç Al2O3, âûðåçàí-
íàÿ òàê, ÷òîáû îïòè÷åñêàÿ îñü êðèñòàëëà ëåæàëà â
ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé íàïðàâëåíèþ ðàñïðî-
ñòðàíåíèÿ ñâåòà, ðàçìåùàëàñü â íàãðåâàòåëüíîì óñò-
ðîéñòâå 2. Ïðè ýòîì íàïðàâëåíèå îïòè÷åñêîé îñè ñî-
ñòàâëÿëî 45° ñî âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûìè ïëîñ-
êîñòÿìè ïîëÿðèçàöèè ïîëÿðèçàòîðà 3 è àíàëèçàòîðà 4.
Ïëàñòèíà îñâåùàëàñü ãåëèé-íåîíîâûì ëàçåðîì 5 ñ
äëèíîé âîëíû 632,8 íì, êîòîðîå ïîñëå ïðîõîæäåíèÿ
ñèñòåìû ïîïàäàëî íà ïðèåìíèê 6, ñîïðÿæåííûé ñ
ðåãèñòðèðóþùèì óñòðîéñòâîì 7. Òåìïåðàòóðà îïðå-
äåëÿëàñü ñ ïîìîùüþ òåðìîïàðû 8, êîíòàêòèðóþùåé
ñ êðèñòàëëîì. Ôðàãìåíò çàðåãèñòðèðîâàííûõ èçìå-
íåíèé èíòåíñèâíîñòè ñâåòà ñ òåìïåðàòóðîé äëÿ ïëà-
ñòèíû êðèñòàëëà ëåéêîñàïôèðà ïîêàçàí íà ðèñ. 9, à.
Ïîñòðîåííàÿ íà îñíîâå ïðîâåäåííûõ èçìåðåíèé
ãðàäóèðîâî÷íàÿ êðèâàÿ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 9, á.
Îíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çàâèñèìîñòü óñëîâíîé ðàç-
íèöû õîäà, âîçíèêàþùåé ïðè íàãðåâàíèè êðèñòàëëà,
îò òåìïåðàòóðû. Ïðè ýòîì ïî îñè îðäèíàò îòëîæåíû
ïîðÿäêîâûå íîìåðà m ìàêñèìóìîâ çàâèñèìîñòè ñèã-
íàëà íà âûõîäå òåðìîìåòðà îò òåìïåðàòóðû. Êàê âèä-
1
2
4
5
78
3
6
Ðèñ. 8. Ñõåìà óñòðîéñòâà äëÿ ãðàäóèðîâêè òåðìî÷óâñòâè-
òåëüíîãî ýëåìåíòà íà îñíîâå ëåéêîñàïôèðà:
1 � ïëàñòèíà ìîíîêðèñòàëëà ëåéêîñàïôèðà; 2 � íàãðåâàòåëüíîå
óñòðîéñòâî; 3, 4 � ïîëÿðèçàòîðû; 5 � èñòî÷íèê ìîíîõðîìàòè-
÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ; 6 � ôîòîïðèåìíèê; 7 � ðåãèñòðèðóþùåå
óñòðîéñòâî; 8 � òåðìîïàðà ñ áëîêîì ðåãèñòðàöèè íàïðÿæåíèÿ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
51
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
íî èç ðèñóíêà, çíà÷åíèå ò èçìåíÿåòñÿ ëèíåéíî è ïî-
çâîëÿåò ïðîâîäèòü èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû â äèàïà-
çîíå äî 1200°Ñ. Ïðè èçìåðåíèÿõ èñïîëüçîâàëèñü äàò-
÷èêè íà îñíîâå Al2O3 òîëùèíîé 3,2 ìì, ïðè ýòîì õà-
ðàêòåðíûé ïåðèîä òåìïåðàòóðû �T ñîñòàâëÿë 12°Ñ.
×óâñòâèòåëüíîñòü â äàííûõ èññëåäîâàíèÿõ äîñòèãà-
ëà âåëè÷èíû 200 ìÂ/°Ñ, à òî÷íîñòü ðåãèñòðàöèè èç-
ìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû � 0,001°Ñ. Íå èñêëþ÷åíî, ÷òî
òàêàÿ ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü äëÿ ëåéêîñàïôèðà ñîõðà-
íÿåòñÿ è ïðè áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ, îäíàêî
ïîäòâåðäèòü äàííîå ïðåäïîëîæåíèå ýêñïåðèìåíòàëü-
íî íå óäàëîñü èç-çà ïðèáîðíûõ îãðàíè÷åíèé.
Êàê óæå îòìå÷àëîñü, íèîáàò ëèòèÿ ÿâëÿåòñÿ ïåð-
ñïåêòèâíûì ìàòåðèàëîì äëÿ äàò÷èêîâ óñòðîéñòâ èç-
ìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû, îñíîâàííûõ íà ðåãèñòðàöèè
òåìïåðàòóðíûõ èçìåíåíèé äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ êðè-
ñòàëëîâ [8].
Äîñòàòî÷íî äåòàëüíûé îáçîð îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ
êðèñòàëëîâ LiNbO3 (äèñïåðñèè ïîêàçàòåëåé ïðåëîì-
ëåíèÿ, èõ òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòåé) ïðèâåäåí â
[16]. Îäíàêî øèðîêîå èñïîëüçîâàíèå êðèñòàëëîâ íè-
îáàòà ëèòèÿ â îïòîýëåêòðîíèêå ïðîäîëæàåò ïðèâëå-
êàòü ó÷åíûõ ê èññëåäîâàíèÿì ñâîéñòâ ýòîãî ìàòåðè-
àëà, è íà ñåãîäíÿøíèé äåíü íàñ÷èòûâàåòñÿ íåñêîëüêî
òûñÿ÷ ïóáëèêàöèé, òàê èëè èíà÷å êàñàþùèõñÿ èõ îï-
òè÷åñêèõ ñâîéñòâ. Ïðîàíàëèçèðîâàòü òàêîå êîëè÷å-
ñòâî ïóáëèêàöèé äîñòàòî÷íî ñëîæíî, íî ìîæíî ñäå-
ëàòü âûâîä î òîì, ÷òî LiNbO3 èìååò îïðåäåëåííûå
îñîáåííîñòè, êîòîðûå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè êîí-
ñòðóèðîâàíèè òåðìîìåòðîâ.
Âî-ïåðâûõ, äèàïàçîí èçìåðåíèé îãðàíè÷åí òåì, ÷òî
êðèñòàëë ïðåòåðïåâàåò ñåãíåòîýëåêòðè÷åñêèé ôàçîâûé
ïåðåõîä ïðè òåìïåðàòóðå ïîðÿäêà 1210°Ñ.
Âî-âòîðûõ, êðèñòàëëû íèîáàòà ëèòèÿ, âûðàùåííûå
ïî ìåòîäó ×îõðàëüñêîãî, èìåþò êîíãðóýíòíûé ñîñòàâ,
êîãäà îòíîøåíèå ñîäåðæàíèÿ êðèñòàëëîîáðàçóþùèõ
îêèñëîâ R=Li2O/Nb2O5 ñóùåñòâåííî ìåíüøå åäèíè-
öû [16, ñ. 133�134], ïðè÷åì ñîîòíîøåíèå êîìïî-
íåíò ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â ïðåäåëàõ îò 0,94 äî âåëè-
÷èí, áëèçêèõ ê 1, äàæå â ãðàíèöàõ îäíîãî êðèñòàëëà.
Òàêîå ñâîéñòâî íèîáàòà ëèòèÿ òðåáóåò òùàòåëüíîãî
êîíòðîëÿ îïòè÷åñêîé îäíîðîäíîñòè àêòèâíûõ ýëåìåí-
òîâ, à òàêæå ñïåöèàëüíîé ãðàäóèðîâêè êàæäîãî ýëå-
ìåíòà, ïîñêîëüêó çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëåé ïðåëîìëåíèÿ
êðèñòàëëîâ (à ñîîòâåòñòâåííî è äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ)
çàâèñÿò îò âåëè÷èíû R.
Â-òðåòüèõ, íàãðåâàíèå êðèñòàëëîâ íèîáàòà ëèòèÿ â
âîññòàíîâèòåëüíîé àòìîñôåðå èëè âàêóóìå äî òåì-
ïåðàòóðû âûøå 450°Ñ ïðèâîäèò ê ïðàêòè÷åñêè ïîë-
íîé ïîòåðå èõ ïðîçðà÷íîñòè [17], ò. å. ïðîâîäèòü èç-
ìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû îáúåêòîâ ìîæíî òîëüêî â âîç-
äóøíîé èëè îêèñëèòåëüíîé àòìîñôåðå.
 íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ èñïîëüçîâàëèñü êðèñòàë-
ëû, ïîëó÷åííûå â ÍÏÏ «Êàðàò» (ã. Ëüâîâ) ïî òåõíî-
ëîãèè, îïèñàííîé â [10], êîòîðûå èìåëè ñîñòàâ
R=0,96. Êîíòðîëü îïòè÷åñêîé îäíîðîäíîñòè êðèñòàë-
ëîâ è îòáîð ýëåìåíòîâ ïðîâîäèëñÿ ïî êîíîñêîïè÷å-
ñêîé ìåòîäèêå, îïèñàííîé òàì æå.
Äëÿ ãðàäóèðîâêè àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ èç íèîáàòà
ëèòèÿ ïðèìåíÿëîñü òî æå óñòðîéñòâî, ÷òî è äëÿ ëåé-
êîñàïôèðà. Çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ñâåòà îò òåì-
ïåðàòóðû (äëÿ ïëàñòèíû êðèñòàëëà íèîáàòà ëèòèÿ ïðè-
âåäåíà íà ðèñ. 10, à). Ïîñòðîåííàÿ íà îñíîâå ïðîâå-
äåííûõ èçìåðåíèé ãðàäóèðîâî÷íàÿ êðèâàÿ ïîêàçàíà
íà ðèñ. 10, á. Êàê âèäíî èç ðèñóíêîâ, ïåðèîä òåìïå-
ðàòóðû äëÿ àêòèâíîãî ýëåìåíòà èç íèîáàòà ëèòèÿ íå-
ñêîëüêî ìåíüøå, ÷åì äëÿ êðèñòàëëà ñàïôèðà, îäíàêî
ãðàäóèðîâî÷íàÿ êðèâàÿ â øèðîêîì òåìïåðàòóðíîì äè-
àïàçîíå èìååò íåëèíåéíûé õàðàêòåð. Â òî æå âðåìÿ,
èñïîëüçîâàíèå êðèñòàëëîâ íèîáàòà ëèòèÿ, ïî ñðàâíå-
íèþ ñ êðèñòàëëàìè ñàïôèðà, ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü òî÷-
íîñòü èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû âñëåäñòâèå áîëüøèõ
à) I
á) m
26
18
10
2
100 500 900 1300 Ò, °Ñ
Ðèñ. 9. Èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè ñâåòà ñ òåìïåðàòóðîé (à)
è ãðàäóèðîâî÷íàÿ êðèâàÿ (á) äëÿ êðèñòàëëà ëåéêîñàïôèðà
Ò
à) I
á)
m
900
600
300
300 600 900 Ò, °Ñ
Ò
Ðèñ. 10. Èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè ñâåòà ñ òåìïåðàòóðîé (à)
è ãðàäóèðîâî÷íàÿ êðèâàÿ (á) äëÿ êðèñòàëëà íèîáàòà ëèòèÿ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
52
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
çíà÷åíèé äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ è ìåíüøèõ âåëè÷èí
ïåðèîäà òåìïåðàòóðû.
Âûâîäû
Òàêèì îáðàçîì, ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîçâî-
ëèëè îáîñíîâàòü è ïðàêòè÷åñêè ðåàëèçîâàòü ïîëÿðè-
çàöèîííî-îïòè÷åñêèé ìåòîä èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû,
îñíîâûâàþùèéñÿ íà ÿâëåíèè òåìïåðàòóðíîãî èçìå-
íåíèÿ âåëè÷èíû äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ îïòè÷åñêè àíè-
çîòðîïíûõ êðèñòàëëîâ. Ïðàêòè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿ ìå-
òîäà ïðè èñïîëüçîâàíèè ïëàñòèí ëåéêîñàïôèðà è íè-
îáàòà ëèòèÿ â êà÷åñòâå àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ òåðìî-
ìåòðîâ ïîêàçàëà, ÷òî ïðèìåíåíèå ëåéêîñàïôèðà áî-
ëåå ïðåäïî÷òèòåëüíî áëàãîäàðÿ øèðîêîìó òåìïåðà-
òóðíîìó èíòåðâàëó èñïîëüçîâàíèÿ ìàòåðèàëà, åãî ìå-
õàíè÷åñêîé è õèìè÷åñêîé ñòîéêîñòè, îòñóòñòâèþ ôà-
çîâûõ ïåðåõîäîâ. Íèîáàò ëèòèÿ îáëàäàåò òàêèìè íå-
äîñòàòêàìè êàê íåëèíåéíîñòü ãðàäóèðîâî÷íîé çàâè-
ñèìîñòè è íàëè÷èå òî÷êè ôàçîâîãî ïåðåõîäà, îäíàêî,
íåñìîòðÿ íà ýòî, åãî èñïîëüçîâàíèå ïîçâîëÿåò ïîâû-
ñèòü ÷óâñòâèòåëüíîñòü òåðìîìåòðà è óâåëè÷èòü òî÷-
íîñòü èçìåðåíèé.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Àíàòû÷óê Ë. È. Òåðìîýëåìåíòû è òåðìîýëåêòðè÷åñêèå óñ-
òðîéñòâà.� Ê.: Íàóê. äóìêà, 1979.
2. Ñàííèêîâ Ã. Â. Äàò÷èêè äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû â ïðî-
ìûøëåííîñòè.� Ê.: Íàóê. äóìêà, 1973.
3. À. ñ. 821960 ÑÑÑÐ. Óñòðîéñòâî äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðà-
òóðû / Í. À. Ðîìàíþê, À. Ì. Êîñòåöêèé, Â. Ì. Ãàáà.� 1981.�
Áþë. ¹ 14.
4. À. ñ. 1374962 ÑÑÑÐ. Óñòðîéñòâî äëÿ ðåãóëèðîâàíèÿ òåìïå-
ðàòóðû / Â. Ì. Ãàáà, Ç. Ì. Óðñóë, Í. À. Ðîìàíþê.� 1987.� Áþë.
¹ 12.
5. Â. Ì. Ãàáà, Ç. Ì. Óðñóë, Í. À. Ðîìàíþê è äð. Ïðèìåíåíèå
ñåãíåòîýëåêòðè÷åñêèõ êðèñòàëëîâ â êà÷åñòâå òåðìîäàò÷èêîâ äëÿ
ïîëÿðèçàöèîííî-îïòè÷åñêîãî ñïîñîáà èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû //
 êí.: Àêòóàëüíûå ïðîáëåìû ïîëó÷åíèÿ ñåãíåòî- è ïüåçîýëåêòðè-
÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ è èõ ðîëü â óñêîðåíèè íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî
ïðîãðåññà.� Ì.: Èçä-âî ÍÈÔÕÈ èì. Ë. ß. Êàðïîâà, 1987.�
Ñ. 134.
6. À. ñ. 1461143 ÑÑÑÐ. Îïòè÷åñêîå óñòðîéñòâî äëÿ èçìå-
ðåíèÿ òåìïåðàòóðû / Í. À. Ðîìàíþê, À. Å. Íîñåíêî, Â. Ì. Ãàáà,
Ñ. Ï. Íîâîñÿäëûé.� 1988.� Áþë. ¹ 10.
7. À. ñ. 1500864 ÑÑÑÐ. Ïîëÿðèçàöèîííî-îïòè÷åñêèé öèôðî-
âîé òåðìîìåòð / Â. Ì. Ãàáà, Ì. Â. Ñòåïàíÿê, Ï. Ã. Ñòîëÿð÷óê.�
1989.� Áþë. ¹ 30.
8. Gaba V. M., Sugak D. Yu., Kravchuk I. M. On the possible
application of LiNbO3 single crystals as temperature indicators on
the base of their temperature dependencies of birefringence // Proc.
SPIE.� 1997.� Vol. 2795.� P. 321�324.
9. Êëàññåí-Íåêëþäîâà Ì. Â., Áàãäàñàðîâ Õ. Ñ. Ðóáèí è ñàï-
ôèð.� Ì.: Íàóêà, 1974.
10. Ñîëüñêèé È. Ì., Ñóãàê Ä. Þ., Ãàáà Â. Ì. Ïîëó÷åíèå îïòè-
÷åñêè îäíîðîäíûõ ìîíîêðèñòàëëîâ íèîáàòà ëèòèÿ áîëüøèõ ðàç-
ìåðîâ // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòó-
ðå.� 2005.� ¹ 5.� Ñ. 51�55.
11. Áàãäàñàðîâ Õ. Ñ., Ãðå÷óøíèêîâ Á. À., Êà÷àëîâ Î. Â. è äð.
Îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà ñèíòåòè÷åñêîãî ëåéêîñàïôèðà // Êðèñòàëëî-
ãðàôèÿ.� 1985.� Ò. 30, âûï. 3.� Ñ. 605�607.
12. Malitson T. H., Murfhy F. V., Rodney W. S. Refractive index
of synthetic sapphire // J. Opt. Soc. Amer.� 1958.� Vol. 48.�
P. 72�75.
13. Malitson T. H. Refraction and dispersion of synthetic sapphire
// J. Opt. Soc. Amer.� 1962.� Vol. 52.� P. 1377�1380.
14. Grushak D. A., Burch D. A. Optical and infrared properties of
Al2O3 at elevated temperatures // J. Opt. Soc. Amer.� 1965.�
Vol. 55.� P. 625�627.
15. Áóêàòûé Â. È., Ãîí÷àðîâ Þ. Â., Êðàñíîïåâöåâ Â. Í. è äð.
Èññëåäîâàíèå òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëå-
íèÿ ñàïôèðà // Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ.� 1984.� Ò. 56, âûï. 3.�
Ñ. 461�463.
16. Êóçüìèíîâ Þ. Ñ. Ýëåêòðîîïòè÷åñêèé è íåëèíåéíîîïòè-
÷åñêèé êðèñòàëë íèîáàòà ëèòèÿ.� Ì.: Íàóêà, 1987.
17. Sugak D., Zhydachevskii Ya., Sugak Yu. et al. In situ
investigation of optical absorption changes in LiNbO3 during reducing/
oxidizing high-temperature treatments // J. Phys.: Condens. Matter.�
2007.� Vol. 19.� P. 086211.
ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ
Í
Î
Â
Û
Å
Ê
Í
È
Ã
È
Àðõèïîâ A. M., Èâàíîâ B. C., Ïàíôèëîâ Ä. È. Äàò÷èêè Freescale Semiconductor.�
Ì.: Äîäåêà, 2008.� 184 ñ.
Êíèãà ñîäåðæèò îñíîâíóþ èíôîðìàöèþ î äàò÷èêàõ Freescale Semiconductor � áûâøå-
ãî ïîäðàçäåëåíèÿ ôèðìû Motorola.
Ïðåäñòàâëåíû êðàòêèå òåîðåòè÷åñêèå ñâåäåíèÿ, îòðàæàþùèå îáùèå ïðèíöèïû ïîñòðîå-
íèÿ ñèñòåì è òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ ïðèáîðîâ, êîòîðûå ïîìîãóò ÷èòàòåëþ ëó÷øå îðèåíòè-
ðîâàòüñÿ â èíôîðìàöèîííûõ ìàòåðèàëàõ. Òàáëèöû ñ îñíîâíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ïðèáî-
ðîâ äàþò âîçìîæíîñòü ïðåäâàðèòåëüíî âûáðàòü íåîáõîäèìûé òèï äàò÷èêà. Ïðèâîäèòñÿ
ìåòîäèêà ïîèñêà ïîäðîáíîé èíôîðìàöèè íà âåá-ñàéòå êîìïàíèè èëè íà ïðèëàãàåìîì ê
êíèãå êîìïàêò-äèñêå.
 ïåðâîé ãëàâå êíèãè ïîäðîáíî ðàññìàòðèâàþòñÿ äàò÷èêè óñêîðåíèÿ è íîâûå ïðèáîðû
íà èõ îñíîâå. Âî âòîðîé è òðåòüåé ãëàâàõ äåòàëüíî èçëàãàþòñÿ èçìåíåíèÿ, ïðîèñøåä-
øèå â ñåêòîðå äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ, îñîáåííî äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ â àâòîìîáèëüíûõ øè-
íàõ (ñèñòåìà TPMS).
Äàò÷èêè ïðèáëèæåíèÿ, ðàññìîòðåííûå â ÷åòâåðòîé ãëàâå, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íîâûé
âèä áèçíåñà ñ øèðîêèì ñïåêòðîì ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ: ìîáèëüíûå òåëåôîíû,
êàðìàííûå êîìïüþòåðû, ÌÐÇ-ïëååðû è ò. ä.
Íà ïðèëàãàåìîì CD-äèñêå ïðåäñòàâëåíà ïîëíàÿ òåõíè÷åñêàÿ èíôîðìàöèÿ îáî âñåõ
äàò÷èêàõ êîìïàíèè Freescale Semiconductor (Data Sheets) è ñòàòüè ïî èõ ïðèìåíåíèþ
(Application Notes).
Äëÿ ñïåöèàëèñòîâ â îáëàñòè ýëåêòðîíèêè, ñòóäåíòîâ òåõíè÷åñêèõ âóçîâ è øèðîêîãî
êðóãà ÷èòàòåëåé, èíòåðåñóþùèõñÿ óñòðîéñòâàìè îáðàáîòêè ñèãíàëîâ îò äàò÷èêîâ ôèçè-
÷åñêèõ âåëè÷èí.
|