Датчик радиационного теплового потока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано приИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при радиометрировании потоков лазерного или некогерентного светового излучения.Известно устройство для измерения мощности светового потока, содержащее калориметр, охлаждаемый водой, термопа-. ры для измерения температуры воды на входе и выходе из калориметра.Сравнительно низкое пространственно-временное разрешение ограничивает область его применения измерениями средней и низкой мощности стационарного радиационного потока.Наиболее близким техническим рещением к изобретению является устройство для измерения мощности радиационного потока, содержащее тегглопередающий стержень с термопарами, размещенными одна у рабочего торца, другая -у основания стержня, холодильник в его корневой части, неподвижно закрепленный в корпусе уст-,измерении потоков лазерного или некогерентного теплового излучения. Цель изобретения - расширение диапазона измерений и повышение их точности. Датчик содержит теплопередающий стержень, на рабочем торце которого ^расположена водорхлаждаемая диафрагма, а на противоположном торце - холодильник. В датчик введен дополнительный холодильник с возможностью перемещения вдоль оси стержня в цилиндрической резьбовой втулке, расположенной в корпусе устройства. На теплопередающем стержне установлены две термопары. В местах контакта стержня с дополнительным холодильником установлены уплотнения. 1 з.п. ф -лы, 1 ил.ройства, ограничивающую диафрагму, расположенную в плоскости рабочего торца теплопередающего стержня.Известное устройство производит измерения мощности радиационного потока с погрешностью до 10-15%. Точность измерения данного устройства зависит от диаметра стержня, диаметра его рабочего торца и расстояния между приваренными термопарами. При уменьшении диаметра стержня и рабочего торца чувствительность устройства увеличивается. С увеличением расстояния между термопарами чувстви- •тельность устройства также увеличивается, но применение устройств с тонким стержнем и большим расстоянием между термопарами ограничивается только измерениями низких плотностей энергии. Измерение подобным устройством высоких плотностей энергии приводит к оплавлению торца стержня и выходу прибора из строя. Во избежание этого применяются устройст-^Ёю ^ о о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)5 G 01 J 5/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4767760/25 (22) 13.12.89 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Московский авиационный технологический институт им. К 3.Циолковского (72) M.È.Oïàðèí, Н.А.Коробко, Н.С.Пронин, В.С,Мамаев, В.А.Фролов и П.Г.Волков (53) 536.521(088,8) (56) Лопатина Г.Г. и др. Оптические печи, М.:

Металлургия, 1969, с. 167.

Ласло Т. Оптические высокотемпера-турные печи. Пер. с англ„М.: Мир, 1968, с.61. (54) ДАТЧИК РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при радиометрировании потоков лазерного или некогерентного светового излучения.

Известно устройство для измерения мощности светового потока, содержащее .1 калориметр, охлаждаемый водой, термопа-, . ры для измерения температуры воды на входе и выходе из калориметра, Сравнительно низкое пространствен-. но-временное разрешение ограничивает область его применения измерениями средней и низкой мощности стационарного ра-. диационного потока.

Наиболее близким техническим реше-, нием к изобретению является устройство для измерения мощности радиационного потока, содержащее теплопередающий стержень с термопарами, размещенными одна у рабочего торца, другая — у основания стержня, холодильник в его корневой часги, неподвижно закрепленный в корпусе уст-, . Ж,„, 1712790 А1 измерении потоков лазерного или некогерентного теплового излучения. Цель изобретения — расширение диапазона измерений и повышение их точности. Датчик содержит теплопередающий стержень, на рабочем торце которого, расположена водоохлаждаемая диафрагма, а на противоположном торце — холодильник. В датчик введен дополнительный холодильник с возможностью перемещения вдоль оси стержня в цилиндрической резьбовой втулке, расположенной в корпусе устройства. На теплопередающем стержне установлены две термопары. В местах контакта стержня с дополнительным холодильником установлены уплотнения. 1 з.п. ф -лы, 1 ил. ройства, ограничивающую диафрагму, расположенную в плоскости рабочего торца теплопередающего стержня.

Известное устройство производит измерения мощности радиационного потока с погрешностью до 10-15О . Точность измерения данного устройства зависит от диаметра стержня, диаметра его рабочего торца и расстояния между приваренными термопарами. При уменьшении диаметра стержня и рабочего торца чувствительность устройства увеличивается. С увеличением расстояния между термопарами чувствительность устройства также увеличивается, но применение устройств с тонким стержнем и большим расстоянием между термопарами ограничивается только измерениями низких плотностей энергии.

Измерение подобным устройством высоких плотностей энергии приводит к оплавлению торца стержня и выходу прибора из строя.

Во избежание этого применяются устройст1712790 дополнительным холодильником 3 с внут- 35

55 ва, ослабляющие радиационный поток и вносящие дополнительные погрешности в измерения, или используется другое устройство с более низкой чувствительностью, но с более массивным стержнем и более низким расстоянием между термопарами, а следовательно, с лучшим охлаждением торца стержня, Цель изобретения — расширение диапазона измерений и повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным холодильником, который выполнен с возможностью перемещения вдоль оси стержня.

Дополнительный холодильник выполнен в виде цилиндра с резьбой на внешней боковой поверхности и установлен коаксиально теплопередающему стержню с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси последнего в цилиндрической резьбовой втулке, расположенной в корпусе устройства, при этом на нижнем торце цилиндра, параллельно оси стержня, закреплены цилиндрические патрубки, соединенные с внутренней полостью последнего, а у торцов цилиндра, в местах его контакта со стержнем, установлены уплотнения.

На чертеже схематически изображено устройство, продольное сечение.

Устройство содержит теплопередающий стержень 1, выполненный заодно с холодильником 2. Устройство снабжено ренней полостью 4 для прохождения хладагента, Хладагент подается в полость 4 и удаляется из нее по цилиндрическим патрубкам 5. На внешней боковой поверхности дополнительного холодильника 3 выполнена резьба. Дополнительный холодильник 3 установлен коаксиально теплопередающему стержню 1 с возможностью возвратнопоступательного перемещения вдоль оси последнего в цилиндрической резьбовой втулке 6, расположенной в корпусе 7. Вращение цилиндрической резьбовой втулки 6 осуществляется с помощью разрезного маховика 8. Теплопередающий стержень 1 имеет зачерненный рабочий торец 9. Со стороны рабочего торца 9 на корпусе 7 закреплена водоохлаждаемая диафрагма 10 с отверстием, коаксиальным стержню 1. На теплопередающем стержне 1 установлены две термопары 11 для измерения градиента температур, одна — у рабочего торца стержня 9, а другая — у корня стержня 1. Термопара от "горячего спая" проходит через холодильник 2 и дополнительный холодильник 3 в изоляционной трубке 12. В местах

30 контакта теплопередаю щего стержня 1 с холодильником 3 установлены уплотнения 13, Устройство работает следующим образом, Перед началом работы устройства для измерения мощности радиационного потока дополнительный холодильник 3 устанавливается в крайнее верхнее положение на теплопередающем стержне 1. Затем в канал холодильника 2, полость 4 дополнительного холодильника 3 и канал охлаждения диафрагмы 10 подается хладагент. В качестве хладагента может использоваться водопроводная вода, так как при колебаниях ее температуры не происходит изменения величины выходного сигнала устройства. В устройстве приемником излучения служит поверхность рабочего торца 9 медного стержня 1 диаметром от 0,5 до 2,0 мм. На рабочий торец 9 подается радиационный поток.

В результате этого воздействия в стержне 1 возникает направленный тепловой поток от рабочего торца 9 к холодильнику 3. Термопары 11 при этом фиксируют возникший градиент температур в виде электрического сигнала. Электрический сигнал передается на милливольтметр, показания которого фиксируются в таблицу или двухкоординатным самописцем, Полученные результаты проходят дальнейшую математическую обработку.

При крайнем верхнем положении дополнительного холодильника 3 чувствительность устройства минимальна, а его быстродействие максимально. Вращением резьбовой втулки 6 можно, перемещая вниз холодильник 3, добиться необходимой чувствительности устройства.

Пример. Выполняют устройство для измерения мощности радиационного потока. В устройстве используют стержень диаметром 1,5 мм и длиной 40 мм. Расстояние между термопарами 35 мм. Материал стержня, холодильника и дополнительного холодильника медь марки М 1. Материал корпуса и втулки сталь марки Ст 10. Для термопар использовался константан диаметром 0,2 мм. Устройство оттарировано по чувствительности в зависимости от положения дополнительного холодильника по длине теплопередающего стержня. Для тарировки использовался полостной калориметр. Габариты устройства: диаметр корпуса 40 мм, длина устройства 100 мм, Устройство позволяет осуществлять измерения мощности радиационного потока в широком диапазоне чувствительности с точностью от 5 до 10 g, 1712790

Jlyuucmbiu

nomoK

Йда

ada

Составитель Н. Коробко

Техред M .Mîðãåíòàë Корректор О, Кравцова

Редактор Э. Слиган

Заказ 529 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Ãàràðèêà, 101

Формула изобретения

1. Датчик радиационного теплового потока, содержащий корпус с размещенными в нем теплопередающим стержнем с двумя термопарами, холодильником и диафраг- 5 мой, при этом холодильник жестко соединен с корпусом и одним торцом стержня, а диафрагма расположена в плоскости другого торца стержня, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона изме- 10 рений и повышения их точности, датчик снабжен дополнительным холодильником, установленным в корпусе с возможностью перемещения вдоль стержня.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный холодильник выполнен в виде цилиндра с резьбой на внешней боковой поверхности и установлен коаксиально теплопередающему стержню в цилиндрической резьбовой втулке, расположенной в корпусе датчика, при этом на нижнем торце цилиндра, параллельно оси стержня, закреплены цилиндрические патрубки, соединенные с внутренней полостью последнего, а у торцов цилиндра, в местах его контакта со стержнем, установлены уплотнения.