Многоэлементный термопреобразователь

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяет увеличить отношение сигнал/шум. Мно гоэлементный термопреобразователь содержит термопарную батарею из расположенных послойно термопар, соединенных последовательно в каждом слое. Слои термопар соединены параллельно на контактных площадках. В термопарной батарее ветви одного типа прово-, димости расположены друг над другом. Между слоями термопар размещены участки нагревателя, соединенные последовательно . Сопротивление каждого участка нагревателя R(. определяется соотношением Ru, R(n-l), где R - сопротивление нагревателя; п - количество слоев термопар. 2 ил. о «5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19> (11) (51)4 G 01 К 7/02 G 01 R 19/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ описании изоБркткни -,::Ъ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4258056/24-10 (22) 29.04.87 (46) 15.12.88. Бюл. 9 46 (7 1) Тартуский государственный университет (72) Л.И.Кромонов (53) 536.532 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 122505, кл. G 01 К 7/02, 1959., Авторское свидетельство СССР

Ф 716006, кл, G 01 К 7/02, 1980. (54) МНОГОЭЛЕМЕНТНЪ|Й ТЕРМОПРЕОБРАЗО- .

ВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электро-. измерительной технике и позволяет увеличить отношение сигнал/шум. Многоэлементный термопреобразователь содержит термопарную батарею из расположенных послойно термопар, соединенных последовательно в каждом слое.

Слои термопар соединены параллельно на контактных площадках. В термопарной батарее ветви одного типа прово-, димости расположены друг над другом.

Между слоями термопар размещены участки нагревателя, соединенные последовательно. Сопротивление каждого участка нагревателя R определяется соотношением R = Нц(п-1), где Ки сопротивление нагревателя; п — количество слоев термопар. 2 ил.

1444623

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения величин переменного тока (напряжения, тока, 5 мощности) путем компарирования их по действующему значению с эквивалентными им величинами постоянного тока.

Цель изобретения — увеличение отношения сигнал/шум. 10

На фиг. 1 изображен многоэлементный термопреобразователь, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А (повернутое на 90 ) на фиг. 1.

Термопреобразователь содержит ди- 15 электрическую подложку 1, на которой размещены нагреватель 2, термопарная батарея из последовательно соединенных термопар с ветвями 3 и 4 разноименной проводимости, расположенных 20 послойно и изолированных друг от друга диэлектрическими слоями 5, контактные площадки 6 и 7 нагревателя и термопарной батареи соответственно.

В термопарной батарее ветви 3 одного типа проводимости расположены друг над другом и ветви 4 другого типа проводимости также расположены друг над другом. Последовательно соединен-. ные в одном слое ветви 3 и 4 соедине- >0 ны параллельно на контактных площадках 7. Между слоями термопар в диэлектрических слоях 5 размещены участки нагревателя 2, соединенные параллельно на контактных площадках

6. При этом сопротивление отдельного участка нагревателя определяется соотношением

R = Rz (n-1), Д 9 (1) 40 где R — сопротивление одного участка нагревателя;

R — сопротивление нагревателя;

n — количество слоев термопар. 45

Термопреобразователь работает следующим образом.

При прохождении тока через нагреватель 2 в нем вьщеляется джоулево тепло, которое разогревает горячие спаи термопар, образованных ветвями

3 и 4.

Вследствие того, что нагреватель

2 выполнен в ниде участков, расположенных в слоях 5 диэлектрика между 55 слоями термопар, более эффективно используется выделяемое в нагревателе джоулево тепло. В данном устройстве тепловое сопротивление между каждым участком нагревателя 2 и прилегающими к нему слоями термопар незначительно, что способствует увеличению температуры разогрева горячих спаев послойно расположенных термопар. Кроме того, поскольку ни один из участков нагревателя непосредственно не контактирует с подложкой 1, то снижается ее шунтирующее влияние на тепловой поток, что также способствует росту температуры горячих спаев.

Выполнение участков нагревателя с сопротивлением, определенным соотношением (1), способствует одинаковому выделению джоулева тепла в участках нагревателя и более равномерному разогреву горячих спаев термопар всех слоев.

Вследствие того, что в термопарной батарее послойно расположены друг над другом ветви одного типа проводимости, уменьшается паразитный теплоперенос по диэлектрическнм слоям 5, разделяющим слой термопар 1. В предлагаемом устройстве несущественна возможность короткого замыкания между прилегающими слоями термойар, поскольку друг над другом расположены ветви одного типа проводимости. Это позволяет выполнять диэлектрические слои с минимальной толщиной, что способствует снижению паразитного теплового потока по диэлектрическим слоям.

Кроме того, это увеличивает надежность работы устройства.

Соединение параллельно на контактных.площадках 7 последовательно соединенных в одном слое термопар, образованных ветвями 3 и 4, уменьшает сопротивление термопарной батареи.

Это позволяет уменьшить тепловой шум термопарной батареи, возникающий вследствие хаотичного движения свободных электронов. При этом увеличение числа слоев еще больше снижает сопротивление термопарной батареи.

В результате выполнения термопарной батареи с расположенными друг над другом ветвями одного типа проводимости и нагревателя из участков, расположенных между слоями термопар, одновременно происходит увеличение чувствительности и уменьшение тепловых шумов и в итоге увеличение отношения сигнал/шум. За счет разности температур вдоль термопар создается термоЭДС, являющаяся мерой действующего значения тока.

1444623 где R

25 R и

Фиг.!

Многоэлементный термопреобразователь выполнен на подложке из слюды с использованием методов термовакуумного испарения и высокочастотного распыления. Нагреватель термопреобразователя из двух соединенных параллельно участков выполнен из нихрома, термопарная батарея иэ 60 термопар— соединенные параллельно по три слоя соединенных последовательно 20 термо/ пар с ветвями сурьма — из висмута,диэлектрический слой между слоями термопар — из политетрафторэтилена.

Иэ данных, характеризующих конкретный термопреобразователь — сопротивление нагревателя 120+10 Ом; сопротивление термобатареи 600+50 Ом; чувствительность 4 В7Вт — следует, что предлагаемьй термопреобразователь при достаточно высокой чувствительности обладает низким выходным сопротивлением.

Формула и з о б р е т е н и я

Многоэлементный термопреобразователь, содержащий диэлектрическую подложку, нагреватель с контактными площадками и термопарную батарею с контактными площадками из расположенных

5 послойно термопар, последовательно соединенных в каждом слое и изолированных диэлектрическими слоями, о т— л и ч а io шийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум, 1ð в термопарной батарее ветви одного . типа проводимости расположены одна над другой, термопары каждого слоя соединены параллельно на контактных площадках, а нагреватель выполнен из отдельных участков, соединенных по- следовательно и размещенных между слоями термопар, причем сопротивление каждого отдельного участка нагревателя определяется соотношением

R = К„(п-1), сопротивление отдельного участка нагревателя; сопротивление нагревателя; количество с ев термопар.

1444623

Составитель В.Агапова

Редактор А.Огар Техред А.Кравчук Корректор M.Ùàðoøè

Подписное

Тираж 607

Заказ 6498/41

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4