Датчик теплового потока

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения путем уменьшения тензочувствительности. Для этого в кремниевом диске 2 чувствительного элемента выполнена полость в виде кругового конуса с вершиной на тепловоспринимающей поверхности, основание которого равно диаметру диска. При воздействии теплового потока термопарой 8 с различной тепловой инерцией спаев измеряют радиальный температурный перепад на диске 2. Резервуар 5 уменьшает влияние колебаний температуры окружа.нядей среды на дрейф нуля. С помощью линзы 7 тепловая энергия фокусируется на горячий спай термопары. 1 ил. (Л го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (29) (22) А2

tS2) 4 С 01 К 17/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф) Ф

Г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(61) 678345 (21) 3528668/24-10 (22) 27.12.82 (46) 23.12.86. Бюл. N 47 (72) А.И.Муравьев (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 678345, кл. С 01 К 17/08, 1977. (54) ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения путем уменьшения тензочувствительности. Для этого в кремниевом диске 2 чувствительного элемента выполнена полость в виде кругового конуса с вершиной на тепловоспринимающей поверхности, основание которого равно диаметру диска.

При воздействии теплового потока термопарой 8 с различной тепловой инерцией спаев измеряют радиальный температурный перепад на диске 2. Резервуар 5 уменьшает влияние колебаний температуры окружающей среды на дрейф нуля. С помощью линзы 7 тепловая энергия фокусируется на горячий спай термопары. 1 ил.

1278628

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием датчика по авт.св.

У 678345.

Цель изобретения — повышение точности путем снижения тенэочувствительности.

На чертеже представлен датчик теплового потока, общий вид.

Датчик теплового потока содержит корпус 1, чувствительный элемент 2 с электродами 3 и 4, тепловой резервуар 5, гайку-диафрагму 6 с линзой 7 и термопару 8.

Корпус 1 имеет цилиндрическую фор- 15 му с отверстиями по оси с внутренней расточкой в верхней части и с пазами, расположенными в нижней части на боковой поверхности цилиндра, выполняющими функцию радиатора. Чувствительный элемент 2 изготовлен из кремния в форме диска, при этом для снижения чувствительности диска к деформациям, возникающим при разогреве, путем увеличения прочности, создания изотер25 мичности по толщине диска и уменьшения его удельного сопротивления в диске 2 выполнена полость в виде кругового конуса с вершиной на тепловоспринимающей поверхности, основание которого равно диаметру диска. В вершине конуса диска 2 образовано отверстие, в котором закреплен электрод 3, а по окружности торца диска 2 нанесен электрод 4, оба электрода 35 выполнены иэ платины., Кремниевый диск 2 с электродами 3 и 4 представляет собой дифференциаль. ную термопару с различной тепловой 10 инерцией спаев. Диск 2 и электрод 3 образуют высокочувствительный "горячий" спай, а диск 2 и электрод 4— массивный с большой инерцией "холодный" спай. Градиент температуры в диске определяет величину падающего на горячий спай теплового потока.

Чувствительный элемент 2 с электродами 3 и 4 закреплен на медном массивном тепловом резервуаре 5, который 5О размещен концентрично в расточке корпуса 1. Резервуар 5 используется в качестве теплостока и теплового демпфера холодного спая чувствительного элемента 2, который уменьшает влияние 5 колебаний температуры окружающей среды на дрейф нуля и снижает нестабильность термоЭДС. Тепловой резервуар 5 закреплен в корпусе 1 гайкой-диафрагмой 6, в которой имеется линза 7, фокусирующая тепловую энергию на "горячий спай. Иэ корпуса выводятся соединительные провода, после чего для герметизации заливается компаунд ерез отверстие в нижней части корпуса 1.

Датчик теплового потока работает следующим образом,.

При отсутствии падающего теплового потока оба спая дифференциальной термопары 2-3 и 2-4 имеют одинаковую тем пературу, в результате на выходе термоЭДС равна нулю. При воздействии теплового потока на тепловоспринимающем диске 2 появляется радиальный температурный перепад, который измеряется термопарой с различной тепловой инерцией спаев. Выполнение диска с конической полостью приводит к снижению его тензочувствительности, так как увеличение толщины диска от центра к периферии повышает его прочность и уменьшает его внутреннее сопротивление, а создание изотермичности по толщине диска снижает его тензочувствительность и тем самым позволяет повысить точность измерения.

Изготавливают образец датчика теплового потока с корпусом цилиндрической формы диаметром 12 мм и высотой

15 мм из нержавеющей стали. Чувствительный элемент 2 изготовлен из кремния в форме диска диаметром 7 мм и толщиной по окружности 1,3 мм. В кремниевом диске выполнена полость о в виде кругового:<онуса в 22, ось которого совпадает с осью диска, при этом диаметр конуса равен диаметру диска, т.е. 7 апач, а высота конуса ,равна толщине диска. В центре диска

2 в вершине конуса выполнено отверстие диаметром 0,013 мм, в которое заведен со стороны полости проводник4 электрод диаметром 0,01 мм и закреплен в нем заподлицо с воспринимающей поверхностью, а по окружности нанесен кольцевой электрод 4. Электроды

3 и 4 выполнены из платины . и закреплены на кремниевом диске 2 при помощи платинирующей пасты. Закрепленные пастой электроды при кратковременном отжиге в печи хорошо соединяются с кремниевым диском. При такой заделке электрода уменьшается термическое сопротивление рабочего спая.

По центру диска 2, где закреплен электрод 3 со стороны, воспринимаю1278628

Составитель А.йостановский

Техред Л.Олейник КоРРектоР И.Эрдейи

Редактор И.Дербак

Заказ 6822/36 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4 щей лучистый поток, нанесена- пленка из платиновой черни диаметром 0,5мм, а поверх нее нанесен слой камфорной сажи. Это покрытие обеспечивает эффективное поглощение не менее 957. па- j дающего потока. Тепловой резервуар 5 выполнен иэ меди диаметром 8 мм и высотой 11 мм, при этом внутри него выполнено отверстие, через которое проходят электроды 3 и 4 и закреплена 10 термопара 8, - служащая для коррекции температуры "холодного" спая. Линза 7 изготовлена из флюорита диаметром

6 мм. Материал линзы хорошо пропускает инфракрасное излучение на центр кремниевого диска 2.

Формула и э о б р е т е н и я

Датчик теплового потока по авт. .в. 11 678345, о т л и ч а ю щ и йс я . тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения тензочувствйтельности, в кремниевом диске выполнена полость кругового конуса с вершиной на тепловоспринимающей поверхности, при этом основание конуса равно диаметру диска.