Датчик для определения влажности твердых тел по теплопроводности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ1004842 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 300981 (21) 3341581/18-25 (51) М. Кл.з

G 01 M 25/18 с присоединением заявки ¹Государетвенный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 150383. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 150383 (33) УДК 536. 6 (088.8) Ф, - gy " Ф „„

В.A.Áàðàíîâ, A.Â.Ãóðñêàÿ и Э.Г. у1фкЫй. ..-.;, "43-

) :-, - <" ",1 ение "Квант :. ./ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Научно-производственное объедки (54) ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ТВЕРДЯХ

ТЕЛ ПО ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике. в частности к устройствам для определения теплопроводности веществ, и может быть использовано для оперативного контроля в лабораторных исследованиях и в условиях производства.

Известно устройство для измерения теплопроводности, состоящее из иоточника питания, измерительного зонда, представляющего собой измерительный цилиндр, на поверхности которого (или внутри) укреплены нагреватель и термопара, и вторичного регистрирующего прибора(1).

Недостатком известного устройства является сравнительно большая масса зонда, что приводит либо к необходимости учета его собственной теплоемкости, вносящей большую погрешность в измерения, либо к работе с большим временем (минуты или десятки минут), когда эта погрешность уменьшается, что снижает оперативность измерений.

Кроме того,для измерения теплопроводности монолитных образцов в них необходимо сверлить отверстия для введения зонда. что исключает возможность применения зонда такой конструкции для неразрушающего контроля готовых изделий.

Наиболее близким к изобретению

5 является датчик для определения влажности твердых тел по теплопроводноети, содержащий блок эталонного материала и расположенный на его поверхности линейный измерительный термо10 резистивный элемент., Этот датчик позволяет использовать тонкие резистивные элементы с малой собственной теплоемкостью, что ускоряет процесс измерения, и может применяться для неразрушающего контроля образцов 23.

Однако известный датчик характеризуется необходимостью измерения целого ряда побочных параметров.

Целью изобретения является повышение точности определения.

Цель достигается тем, что датчик для определения влажности твердых тел по теплопроводности, содержащий яблок эталонного материала и располо. женный на его поверхности линейный измерительный терморезистивный эле« мент, содержит дополнительный компенсационный терморезистивный элемент, расположенный внутри блока иэ эталонного материала, а оба терморезистивных элемента, измерительный и компен1004842

Формула изобретения

Датчик для определения влажности твердых тел по теплопроводности, содержащий блок эталонного материала и расположенный на его поверхности измерительный терморезистивный элемент. отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, он содержит дополнительный компенсационный терморезистивный элемент, расположенный внутри блока. а оба терморезистивных элемента выполнены N-образными, причем измерительный терморезистивный элемент расположен в канавке блока эталонного материала заподлицо с его поверхйостью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чудновский A.Ô. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М., Изд-во Физматлитературы, 1962. с. 220-221.

2. Патент Франции Р 2212043, -кл. G 01 и 25/18, опублик. 19.07.74 (прототип). сационный, выполнены й-образными, причем измерительный терморезистивный элемент расположен в канавке блока эталонного материала заподлицо с его поверхностью.

На чертеже изображен предлагаемый датчик.

Датчик содержит цилиндрический корпус 1 j иHз,, мMеeтTа л л а, стойкого про» тив коррозии и абразивного трения, внутри которого располагается блок 2 из эталонного материала, например оргстекло,. с двумя терморезистивными й-образными элементами 3, один из которых закреплен на его поверхности, а другой находится внутри блока, причем измерительный терморезистивный элемент расположен в канавке заподлицо с поверхностью блока, что уменьшает тепловое сопротивление между чувствительным элементом и 20 эталонным материалом и,тем самым, при покрытии рабочей поверхности изолирующим защитным слоем лака 4 увеличивает ресурс работы.

Эталонный материал подбирается 25 таким, чтобы его теплопроводность была близкой к теплопроводности исследуемого класса веществ ° Выбранная форма тонких терморезистивных элементов позволяет уменьшить габариты ЗО датчика и наиболее технологично расположить их на блоке эталонного материала, в центральной его области, с минимальным количеством перегибов элеменТа и отверстий в блоке.

Терморезистивные элементы изготавливаются из платиновой проволоки диаметром 8 мкм и припаяны к токоподводам разъема 5 . Блок эталонного материала представляет собой диск из оргстекла, толщина которого выби- @ рается из условия

Ф

cf где &4р - глубина проникновения теп4 лового фронта",,45

Q - температуропроводность

1 эталонного материала, — длительность греющего импульса.

Для уменьшения тепловой инерции 50 зонда толщина диска должна быть равной $ = 2d . При нарушении указанного соотношения условия эксперимента выходят за пределы используемой тепловой задачи и точность измерений резко ухудшается.

Терморезистивные элементы, компенсационный и измерительный, включаютcII в мостовую схему с резисторами.

При введении измерительного элемента в контакт с исследуемым веществом и при подаче импульсов тока на датчик сопротивление терморезистивных элементов изменяется и в измерительной диагонали моста возникает сигнал разбаланса, в зависимости от теплопроводности. среды, который фиксируется вторичным прибором. Компенсационный терморезистивный элемент вводится для тогО, чтобы регистрировать б сигнал пррпорциональной разности между теплопроводностями исследуемого и эталонного материалов, что позволяет увеличить чувствительность измерений более, чем в 10 раз по сравнению, с прототипом и устраняет необходимость перенастройки прибора при изменении температуры окружающей среды.

Предлагаемая конструкция позволяет существенно уменьшить габариты датчика и тем самым увеличить эффективность применения, как в лабораторных исследованиях, так и в условиях производства.

Предлагаемый датчик для определения теплопроводности исследуемого класса веществ позволяет сократить время проведения одного анализа до

2-3 мин при той же чувствительности измерений.

1004842

Составитель АзПлатова

Техред К.Иыцьо . Корректор Г.Огар:

Редактор М. Бандура

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1872/54 Тираж 871 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5