Устройство измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей

Авторы патента:

H01L35/00 - Термоэлектрические приборы, содержащие переход между различными материалами, т.е. приборы, основанные на эффекте Зеебека или эффекте Пельтье, с другими термоэлектрическими и термомагнитными эффектами или без них; способы и устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (приборы, состоящие из нескольких компонентов на твердом теле, сформированных на общей подложке или внутри нее, H01L 27/00; холодильное оборудование, в котором используются электрические или магнитные эффекты, F25B 21/00; измерение температуры с использованием термоэлектрических и термомагнитных элементов G01K 7/00; получение энергии от радиоактивных источников G21H)

G01R35/00 - Испытания и калибровка приборов, относящихся к предыдущим группам

G01K15/00 - Испытание или калибровка термометров

Владельцы патента RU 2672533:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для частотной погрешности бесконтактных термоэлектрических преобразователей, применяемых для измерения высокочастотного тока, наведенного в цепях электрического задействования пиротехнических и взрывных устройств объекта при испытаниях его на воздействие высокочастотного электромагнитного поля. Сущность: устройство содержит источники постоянного и переменного тока, имеющие возможность подключения к входу нагревателя термоэлектрического преобразователя, термопара которого соединена с устройством измерения термо-ЭДС, и измеритель постоянного и переменного напряжения, подключенный к выходу нагревателя. Устройство представляет собой согласованный высокочастотный тракт, включающий волновод, в корпус которого устанавливается термоэлектрический преобразователь. При этом нагреватель термоэлектрического преобразователя включен между входом и выходом волновода. Вход волновода соединен высокочастотным согласованным кабелем с источником постоянного или переменного тока, а его выход присоединен к согласованному входу измерителя постоянного и переменного напряжения. Выводы термопары через отверстия в корпусе волновода подключены к входам фильтров, входящих в конструкцию волновода, выходы которых подключены к устройству измерения термо-ЭДС термопары термоэлектрического преобразователя. Размеры внутренней полости волновода идентичны размерам полости, в которой размещаются цепи электрического задействования пиротехнического (взрывного) устройства. Технический результат: повышение точности измерения. 2 ил.

Изобретение относится к области определения частотной погрешности бесконтактных термоэлектрических преобразователей, применяемых для измерения высокочастотного тока, наведенного в цепях электрического задействования пиротехнических и взрывных устройств объекта при испытаниях его на воздействие высокочастотного электромагнитного поля.

Известен термоэлектрический компаратор [Т.Б. Рождественская «Электрические компараторы для точных измерений тока, напряжения и мощности», 1964 г., стр. 110], содержащий источники постоянного и переменного тока, подключаемые к входу нагревателя термоэлектрического преобразователя, термопара которого соединена с устройством измерения термо-ЭДС, и измеритель постоянного и переменного напряжения, подключенный к выходу нагревателя. Нагреватель термоэлектрического преобразователя шунтирован для расширения пределов измерения безреактивным шунтом.

Измеряемый переменный ток пропускается по шунту и нагревателю. Возникшую термо-ЭДС компенсируют падением напряжения на сопротивлении, регулируя ток в цепи вспомогательной батареи. При достижении компенсации постоянный ток измеряют с помощью потенциометра и образцового сопротивления.

Достоинством приведенного технического решения является определение частотной погрешности термоэлектрического преобразователя при токах, превышающих номинальное значение тока нагревателя термоэлектрического преобразователя.

Однако известное устройство обладает недостатком, заключающимся в ограниченном диапазоне определения частотной погрешности термоэлектрического преобразователя (менее 100 кГц), за счет несогласованности тракта передачи высокочастотного тока к нагревателю термоэлектрического преобразователя и дополнительной частотной погрешности пассивных вспомогательных элементов схемы, таких как шунт и образцовое сопротивление. А также за счет отсутствия учета влияния емкостных связей термоэлектрического преобразователя с конструкцией устройства, в котором нагреватель термоэлектрического преобразователя замещает нагреватель (мостик) цепи электрического задействования устройства для измерения наведенного высокочастотного тока при испытаниях электромагнитной стойкости объекта, что также снижает достоверность определения частотной погрешности.

Данное устройство принимается за прототип, как наиболее близкое по технической сущности к заявляемому.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении частотного диапазона и повышении достоверности определения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение точности измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей, за счет применения согласованного высокочастотного тракта для подачи постоянного и переменного высокочастотного тока в нагреватель термоэлектрического преобразователя.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей содержит источники постоянного и переменного тока, имеющие возможность подключения к входу нагревателя термоэлектрического преобразователя, термопара которого соединена с устройством измерения термо-ЭДС, и измеритель постоянного и переменного напряжения, подключенный к выходу нагревателя, согласно изобретению устройство представляет собой согласованный высокочастотный тракт, включающий волновод, в корпус которого устанавливается термоэлектрический преобразователь, при этом нагреватель термоэлектрического преобразователя включен между входом и выходом волновода, причем вход волновода соединен высокочастотным согласованным кабелем с источником постоянного или переменного тока, а его выход присоединен к согласованному входу измерителя постоянного и переменного напряжения, при этом выводы термопары через отверстия в корпусе волновода подключены к входам фильтров, входящих в конструкцию волновода, выходы которых подключены к устройству измерения термо-ЭДС термопары термоэлектрического преобразователя, при этом размеры внутренней полости волновода идентичны размерам полости, в которой размещаются цепи электрического задействования пиротехнического (взрывного) устройства.

Выполнение устройства измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей в виде согласованного высокочастотного тракта, включающего волновод, в корпус которого устанавливается термоэлектрический преобразователь, при этом нагреватель термоэлектрического преобразователя включен между входом и выходом волновода, причем вход волновода соединен высокочастотным согласованным кабелем с источником постоянного или переменного тока, а его выход присоединен к согласованному входу измерителя постоянного и переменного напряжения, при этом выводы термопары через отверстия в корпусе волновода подключены к входам фильтров, входящих в конструкцию волновода, выходы которых подключены к устройству измерения термо-ЭДС термопары термоэлектрического преобразователя, при этом размеры внутренней полости волновода идентичны размерам полости, в которой размещаются цепи электрического задействования пиротехнического (взрывного) устройства, позволяет расширить частотный диапазон и повысить достоверность определения частотной погрешности термоэлектрического преобразователей.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежами:

на фиг. 1 представлена схема устройства измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей;

на фиг. 2 -продольный разрез волновода.

Устройство измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей содержит калибратор постоянного тока 1, высокочастотный генератор 2, волновод 3, измеритель 4 постоянного и переменного высокочастотного напряжения и вольтметр 5 (фиг. 1).

Волновод 3 выполнен в виде цилиндрического корпуса 6 с продольным отверстием, на внешней поверхности корпуса 6 установлены проходные фильтры 7, выходы которых подключены к входу вольтметра 5, а на торцах корпуса 6 расположены входной 8 и выходной 9 высокочастотные соединители (фиг. 1, 2).

С помощью выходного 9 высокочастотного соединителя волновод 3 непосредственно подключен к согласованному входу измерителя4 постоянного и переменного напряжения, в конкретном примере выполненный в качестве широкополосного осциллографа (фиг. 1).

Размеры внутренней полости волновода 3 идентичны размерам полости, в которой размещается цепь электрического задействования пиротехнического (взрывного) устройства, что позволяет в максимальной степени учесть влияние на частотную погрешность термоэлектрического преобразователя 11 емкостной связи, существующей между цепями электрического задействования и конструкцией пиротехнического (взрывного) устройства в рассматриваемом частотном диапазоне.

Устройство работает следующим образом

В цилиндрический корпус 6 волновода 3 устанавливают термоэлектрический преобразователь 11, выводы термопары 12 которого выводят через отверстия в корпусе 6 и присоединяют к проходным фильтрам 7. Выводы нагревателя 13 термоэлектрического преобразователя 11 подключают к контактам входного 8 и выходного 9 высокочастотных соединителей волновода 3 (фиг. 2).

На калибраторе постоянного тока 1 устанавливают номинальное значение постоянного тока нагревателя 13 термоэлектрического преобразователя 11.

При помощи высокочастотного кабеля 10 входной 8 высокочастотный соединитель волновода 3подключаютк выходу калибратора постоянного тока 1. Во время подачи номинального тока на нагреватель 13 вольтметром 5 измеряют термо-ЭДС (U_ТПном) термопары 12 термоэлектрического преобразователя 11, одновременно широкополосным осциллографом измеряют напряжение (U_ТПток) на согласованном входном сопротивлении (50Ом).

На высокочастотном генераторе 2 устанавливают первое значение частоты ƒ из ряда значений, входящих в частотный диапазон, в котором осуществляется проверка частотной погрешности термоэлектрического преобразователя 11.

Затем высокочастотный кабель 10 отключают от выхода калибратора постоянного тока 1 и подключают к выходу высокочастотного генератора 2. Регулировкой уровня выходного сигнала высокочастотного генератора 2 в цепи нагревателя 13 термоэлектрического преобразователя 11 устанавливают действующее значение тока, которое обеспечивает максимальное приближение значения термо-ЭДС термопары 12 (U_ТПƒ), измеряемой вольтметром 5, к значению термо-ЭДС(U_ТПном), измеренной вольтметром 5 при номинальном постоянном токе нагревателя 13. Одновременно осциллографом измеряют действующее значение напряжения (U_осцƒ) на согласованном входном сопротивлении. Данную операцию повторяют для всех значений частоты ƒ из ряда значений, выбранных в заданном частотном диапазоне проверки частотной погрешности.

Высокочастотный кабель 10 отключают от выхода высокочастотного генератора 2 и подключают к выходу калибратора постоянного тока 1, выходной ток которого регулируют до установления уровня, при котором измеряемая вольтметром 5 термо-ЭДС (U_ТПток) термопары 12 равна термо-ЭДС (U_ТПƒ) при пропускании через нагреватель 13 переменного тока с первым значением частоты ƒ, при этом осциллографом измеряют постоянное напряжение на входном согласованном резисторе (U_осцтк). Описанную операцию повторяют для всех значений частоты ƒ из ряда значений, выбранных в заданном частотном диапазоне проверки частотной погрешности.

После всех измерений рассчитывают значение частотной погрешности δ_ƒ термоэлектрического преобразователя 11 при каждом значении частоты:

где U_осцƒ -действующее значение переменного напряжения на согласованном входе осциллографа при переменном токе частотой ƒ;

U_осцтк - постоянное напряжение на согласованном входе осциллографа при постоянном токе.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для определения частотной погрешности бесконтактных термоэлектрических преобразователей, применяемых для измерения высокочастотного тока, наведенного в цепях электрического задействования пиротехнических и взрывных устройств объекта при испытаниях его на воздействие высокочастотного электромагнитного поля;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить повышение точности измерения частотной погрешности термоэлектрического преобразователя.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Устройство измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей, содержащее источники постоянного и переменного тока, имеющие возможность подключения к входу нагревателя термоэлектрического преобразователя, термопара которого соединена с устройством измерения термо-ЭДС, и измеритель постоянного и переменного напряжения, подключенный к выходу нагревателя, отличающееся тем, что устройство представляет собой согласованный высокочастотный тракт, включающий волновод, в корпус которого устанавливается термоэлектрический преобразователь, при этом нагреватель термоэлектрического преобразователя включен между входом и выходом волновода, причем вход волновода соединен высокочастотным согласованным кабелем с источником постоянного или переменного тока, а его выход присоединен к согласованному входу измерителя постоянного и переменного напряжения, при этом выводы термопары через отверстия в корпусе волновода подключены к входам фильтров, входящих в конструкцию волновода, выходы которых подключены к устройству измерения термо-ЭДС термопары термоэлектрического преобразователя, при этом размеры внутренней полости волновода идентичны размерам полости, в которой размещаются цепи электрического задействования пиротехнического (взрывного) устройства.

Изобретение относится к вакуумной изоляции. Тело вакуумной изоляции содержит оболочку, включающую в себя высокобарьерную пленку или являющуюся высокобарьерной пленкой, определяющую область вакуума.

Устройство для соединения полупроводниковых термоэлементов в батарею // 2632995

Предлагаемое устройство для соединения полупроводниковых термоэлементов в батарею может быть использовано для построения термоэлектрических батарей, которые применяются в энергетике как источники тока.

Способ изготовления термоэлектрического элемента для термоэлектрических устройств // 2632729

Изобретение относится к электротехнике и нанотехнологиям, в частности к способу изготовления термоэлектрического элемента для термоэлектрических устройств, например термоэлектрической батареи, и может быть использовано в потребительской электронике, медицине, лабораторном оборудовании и других областях.

Теплотрубная гелиотермоэлектростанция // 2630363

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для прямой трансформации тепловой энергии в электрическую. Теплотрубная гелиотермоэлектростанция включает поддон с отверстием в днище, закрытый сверху крышкой, покрытой фотоэлементами, внутренняя сторона которой покрыта решеткой, выполненной из полос пористого материала, отверстие поддона соединено с верхним торцом заглушенной снизу вертикальной трубы, погруженной в грунт на глубину Н, в центре которой помещена подъемная труба, заполненная также пористым материалом, между верхним и нижним торцами подъемной трубы и нижним торцом вертикальной трубы и внутренней поверхностью крышки поддона устроены щели шириной ∆, пространство которых заполнено пористым материалом, внутри каждого гофра вертикальной трубы размещены вертикальные пазы длиной L, в которые вставлены вертикальные термоэлектрические преобразователи, в массиве которых помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов.

Электрогенерирующая теплозащитная оболочка // 2629650

Использование: для получения электрической энергии. Сущность изобретения заключается в том, что электрогенерирующая теплозащитная оболочка содержит гибкий лист, состоящий из гибкого теплоизоляционного материала–диэлектрика, покрытого с обеих сторон пленкой, выполненной из влагозащитного и герметизирующего материала–диэлектрика, причем в массе теплоизоляционного материала–диэлектрика помещены термоэлектрические секции, представляющие собой П–образные ряды, выполненные из стекловолокнистых полос, поверхности парных перпендикулярных отрезков которых поочередно покрыты напылением порошком разных металлов М1 и М2, концы вышеупомянутых отрезков согнуты под углом 90°, соединены между собой и также покрыты напылением эквимолярной смесью порошков металлов М1 и М2, образуя отдельные термоэмиссионные преобразователи, и располагаются на противоположных поверхностях слоя теплоизоляционного материала–диэлектрика параллельно им, крайние перпендикулярные отрезки каждого П–образного ряда соединены между собой перемычками, а крайние перпендикулярные отрезки крайних П–образных рядов каждой термоэлектрической секции соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов, которые, в свою очередь, соединены с токовыводами.

Автоэмиссионный сверхвысокочастотный диод и способ его изготовления // 2629013

Изобретение относится к устройствам вакуумной СВЧ-электроники и может быть использовано в устройствах коммутации тока, в смесителях и в других приборах и устройствах силового сектора СВЧ-электроники.

Термоэлектрический тепловой насос с нанопленочными полупроводниковыми ветвями // 2595911

Изобретение относится к системам теплообмена. Технический результат - повышение эффективности термоэлектрического теплового насоса за счет уменьшения выделения паразитного тепла Джоуля в полупроводниковых ветвях и создание условий для возникновения дополнительного термоэффекта между горячими и холодными спаями, изготовленными из разных металлов.

Термоэлектрический модуль с теплопроводным слоем // 2580205

Изобретение относится к термоэлектрической энергетике и может быть использовано для преобразования тепла отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания в электрическую энергию.

Способ и устройство автономного электроснабжения аппаратуры железнодорожного вагона // 2578701

Группа изобретений относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в качестве автономного источника питания железнодорожных вагонов. Способ электроснабжения заключается в преобразовании усилий вращения колесной пары вагона в электрическую энергию.

Охлаждающее устройство // 2576414

Изобретение относится к твердотельной криогенике, а именно к холодильникам на эффекте Пельтье с применением магнитного поля (продольный гальвано-термомагнитный эффект), и может быть использовано при охлаждении малых объектов.

Способ и устройство для калибровки приемника данных измерения // 2660026

Техническое решение относится к способам калибровки измерительных средств, а более конкретно – к способам калибровки измерительных средств в приложении к нестационарным процессам.

Технология удаления и замены адаптера виртуальной модели для каскадных сетей // 2639670

Изобретение относится к калибровке инструментов, используемых для измерения поведения сигналов. Технический результат – получение характеристики сети и выполнение калибровки сети с неподдерживаемыми типами разъема, которые не отслеживают в соответствии с известными стандартами.

Устройство для калибровки системы измерения мощности для силовых трансформаторов // 2635833

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройству для калибровки системы измерения мощности для силовых трансформаторов. Устройство содержит трансформатор высокого напряжения, преобразователь контрольного напряжения, контрольный измерительный кабель, устройство оценки контрольных результатов, сильноточный трансформатор, преобразователь контрольного тока, устройство, контейнер, сильноточную цепь, измерительные кабели, операторную, дверцы, удлиняемое сильноточное соединение, линию передачи данных.

Электромагнитный датчик и его калибровка // 2593677

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля микроструктуры металлической мишени. Варианты реализации настоящего изобретения предоставляют электромагнитный датчик (400) для детектирования микроструктуры металлической мишени, содержащий магнитное устройство (410, 420) для предоставления возбуждающего магнитного поля, магнитометр (430) для детектирования результирующего магнитного поля, индуцированного в металлической мишени; и схему (450) калибровки для создания калибровочного магнитного поля для калибровки электромагнитного датчика.

Способ градуировки по напряжению высоковольтных измерительных устройств // 2560143

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации контроля высоких и сверхвысоких напряжений. Сущность: определяют показания измерительного устройства по значениям пробивного напряжения эталонного разрядного прибора, в качестве которого используют помещенный в вакуум между двумя электродами диэлектрик для различных расстояний между электродами.

Устройство воспроизведения электрического поля // 2553572

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в качестве рабочего эталона при калибровке и поверке рабочих средств измерений переменного электрического поля.

Калибровка и компенсация погрешностей при измерении положения // 2531968

Изобретение относится к способам и устройствам для считывания положения зонда в теле. Способ заключается в установке в теле зонда с электродом на внешней поверхности, установке множества контактных накладных электродов на поверхности тела, измерении картирующих электрических токов, протекающих между электродом на внешней поверхности зонда и множеством контактных накладных электродов на поверхности тела посредством измерительных схем контактных накладных электродов, калибровке измерения посредством компенсации токов утечки, протекающих по пути, продолжающемся от электрода на внешней поверхности зонда через аблятор и контактный накладной электрод аблятора к множеству контактных накладных электродов, и вычислении положения зонда в теле на основании картирующих токов с использованием калиброванных измерений.

Способ определения ориентации подключения электронного калибратора к векторному анализатору цепей // 2513647

Изобретение относится к измерительной технике и применяется для определения ориентации подключения электронного калибратора к измерительным портам векторного анализатора цепей при измерениях однопортовых и двухпортовых устройств, применяемых в радиоэлектронике, связи, радиолокации.

Устройство для калибровки оптической аппаратуры, измеряющей средний диаметр дисперсных частиц // 2507502

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно - к фотоэлектрическим устройствам, предназначенным для исследования дисперсных систем. Устройство предназначено для калибровки оптической аппаратуры, измеряющей средний диаметр дисперсных частиц, и содержит кювету с прозрачной жидкостью, измерительный канал, состоящий из микроскопа и фоторегистратора, и осветительный канал, содержащий два источника света с различными длинами волн.

Способ коррекции характеристик измерительных преобразователей // 2503968

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в выделении в преобразователе каналов измерения основной и дополнительной (влияющей) входных величин, градуировке каналов измерительного преобразователя при различных комбинациях значений его входных величин, формировании по результатам градуировки математической модели измерительного преобразователя в виде совокупности ее параметров, связывающей значения выходных величин со значениями входных величин, и определении значения основной входной величины по параметрам математической модели и текущим значениям выходных величин, причем при проведении градуировочного эксперимента стабилизируют основную входную величину в нескольких точках диапазона преобразования, в каждой точке стабилизации основной входной величины осуществляют ступенчатое изменение влияющей входной величины в пределах диапазона ее изменения с различными начальными значениями и различными по знаку и но амплитуде приращениями, фиксируют поведение во времени значений входных и выходных величин измерительных каналов основной и влияющей входных величин, организуют дополнительный виртуальный канал определения скорости изменения значений выходной величины канала измерения влияющей величины, после чего формируют математическую модель, связывающую выходные значения основного, дополнительного и виртуального каналов с входными величинами преобразователя, и, наконец, определяют текущее значение основной входной величины по параметрам математической модели и текущим значениям выходных величин основного, дополнительного и виртуального измерительных каналов.

Установка для поверки и/или калибровки погружного многоточечного датчика температуры, размещенного внутри резервуара // 2668351

Изобретение относится к термометрии, а именно к средствам поверки и калибровки многоточечных датчиков температуры, которые предназначены для непрерывного измерения и контроля температуры жидких продуктов в резервуарах технологических и товарных парков в нескольких точках по высоте заполнения резервуара.