Способ измерения коэффициента теплового преоб-разования калориметрического ваттметра

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик н11705842 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 25.1176 (21) 2426 36 3/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (53)М. Кл,з

G 01 J 1/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2307,81. Бюллетень N9 27 (53) УДК 621. .376 (088.8) Дата опубликования описания 230781 (72) Авторы изобретения

И.Н.Говор и A.Â.Êóáàðåâ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИ Я КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО BATTMBTPA (.,:-.",,4 с :::, 4 -. 311:.":

Изобретение относится к области из мерен и я энергетических параметров излучения и может быть использовано для точных измерений мощности и энергии излучения лазеров, ионизирующего излучения и излучения сверхвысоких частот.

Известен способ определения коэффициента теплового преобразования калориметрического ваттметра, основанный на измерениях и оценках теплофиэических параметров калориметра, определяющих неэквивалентность замещения мощности излучения калиброванной электрической мощностью Г1) .

Однако при этом способе измерения погрешность определения коэффициента теплового преобразования равна сумме погрешностей измерений отдельных составляющих и представляет собой завышенную величину.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения коэффициента теплового преобразования калориметрического ваттметра, называемый также способом двойного калориметра, основанный на сравнении преобразований теплового действия мощнос-. ти излучения и калиброванной электри- 30 ческой мощности в статических режимах (2) .

К погрешностям этого способа относится сложный и длительный процесс измерения из-за большой постоянной времени внешнего калориметра, усложненный анализ измерения коэффициента теплового преобразования из-за наличия зонной зависимости внешнего калориметра. Кроме того, для осуществленйя этого способа необходимо специальное устройство, а также сложна технология изготовления внешнего калориметра.

Целью изобретения является повышение точности измерения коэффициента теплового преобразования.

Достигается это тем, что в способе измерения коэффициента теплового преобразования калориметрического ваттметра, основайиом на сравнении преобразований теплового действия мощности иэлученйя и калиброванной электрической мощности в статических режимах, в процессе термопреобразования попеременно воздействуют непрерывной мощностью излучения и калиброванной электрической мощностью с последующим установлением теплового равновесия и одновременно измеряют

705842

Формула изобретения пиковые значения выходного сигнала, при этом коэффициент тЕплового преобразования определяют из соотношения

Ео la I c о где q - — коэффициент теплового преоб- 5 разования о — установившийся уровень выходного сигнала;

ЬIct = средняя величина пиковых значений импульсов выходного сигнала, ее знак соответств,"ет полярности импуль» са при отключении калиброванной электрической мощности и включении мощности излучения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - конструкция этого устройства; на фиг. 3 — график зависимостей выходного сигнала от переменного воздействия непрерывной мощности излучения и калиброванной электрической мощности, полученных при осуществлении предлагаемого способа.

Непрерывную мощность излучения от 25 источника 1 подают на приемный элемент 2, преобразующий излучение в поток тепла, соединенный с термопреобразователем 3, .например термобатареей,подключенной к .измерительному при- 3{) бору, регистрирующему термо-ЭДС термобатареи. Калибратор 4 электрической мощности соединен с резистором 5 замещения, преобразующим мощность в поток тепла, соединенный с термопреобра-35 зователем 3. Источник 1 излучения и калибратор 4 электрической мощности соединены с переключателем 6, осущес. твляющим попеременное воздействие указанных источников.

Устройство для осуществления спосо- » ба работает следующим образом.

При подаче непрерывной мощности излучения неизвестной величины на приемный элемент 2, термопреобразователЬ .

3 фиксирует установившийся уровень 45 выходного сигнала Ео . Далее вместо источника 1 излученйя подключают к резистору 5 замещения калибратор 4 электрической мощности. Термопреобразователь 3 фиксирует установившийся Я) уровень выходного сигнала.

Суть способа состоит в следующем.

Переходная функция термопреобразователя 3 (связывающая выходной сигнал с выхрдным) на одноступенчатое изменение (включение и выключение) непрерывной мощности излучения содержит ряд экспоненциальных членов. Переходная функция термопреобразователя на одноступенчатое изменение калиброванной электрической мощности также 40 содержит ряд экспоненциальных членов .

Если сравнить эти две переходные функции, то они содержат все одинаковые членй, так как все теплоемкости H теп ловые сопротивления у сравниваемых . 65 каналов потока тепла общие и одинаковые кроме одного, обусловленного различиями в тепловых сопроти влениях приемного элемента 2 и резистора замещения 5. Таким образом, при попеременном воздействии непрерывной электрической мощности излучения и калиброванной электрической мощности выходрой сигнал термопреобразователя 3 будет представлять разность этих двух переходных функций, т. е. экспоненци- . ильный импульс, который описывается выражением

F(<) = j, |+./ã,-е "

I где E> — установившийся уровень выходного сигнала; С вЂ” постоянная времени, обусловленная термическими параметрами приемного элемента; — постоянная времени, обусловленная термическими параметрами резистора замещения.

Пиковое значение импульса содержит информацию о величине коэффициента теплового преобразования калориметрического ваттметра, которое выявлено в аналитической форме

6о Мь(с

E,î

Кривая 7 (см.фиг.3) представляет собой зависимость выходного сигнала от попеременного воздействия непрерывной мощности излучения и калиброванной электрической мощности. Кривые 8, 9 представляют пиковые значения импульсов и их знак в зависимости от последовательности воздействий источников.

Многочисленные экспериментальные данные показали, что использование данного способа измерения коэффициента теплового преобразования,калориметрического ваттметра выгодно отличается от прототипа, так как повышается точность автономного измерения этого параметра, а также, поскольку применение данного способа позволяет непосредственно измерять мощность излучения, исключаются требования к характеристике нелинейности калориметриаеского ваттметра и его зонной зависимости, что уменьшает общую погрешность.

Способ измерения коэффициента теплового преобразования калориметрического ваттметра,основанный на сравнении преорразований теплового действия мощности излучения и калиброванной . электрической мощности в статйческих режимах, отличающий с я тем, 705842 фиа1 что, с целью повышения точности измерения коэффициента теплового преобразования, в процессе термопреобразован" ния попеременно воздействуют непрерывной мощностью излучения и калиброванной электрической мощностью с последу- 5 ющим установлением теплового равновесия и одновременно измеряют пиковые значения выходного сигнала, при этом коэффициент теплового преобразования определяют из соотношения (О о — l < Icp

1 ео где — коз ффициен т теплового преобразования; о — установившийся уровень выходного сигнала;

IAlcp — средняя величина пиковых значений импульсов выходного сигнала; ее знак соответствует полярности:импульса при отключении калиброванной электрической мощности и включении мощности излучения.

Источники,информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды метрологических институтов СССР, вып. 102 (1б2). М., Изд-во

Стандартов, 1970, с. 54.

2. Измерительная техника,1973, В 8, с. 3 (прототип).

705842

Составитель О. vpirurr

Редактор Л.Гольдина Техред A. A Корректор И. Пожо

Заказ.5771/40 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.Проектная, 4