Устройство для измерения теплового потока

 

ОП ИCÀHИЕ,у д дЗ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Соцмвлмстическнк

Республик (6I ) Лополиительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 11.04.78(2I) 2603092/18-10 (5 l ) M. Кл.

G 01 К 17/08 с присоединением заявки МГосударстеенный комитет (23) Приоритет-Опубликовано 06.0}4.80. Бюллетень W Э ло делам иаооретений и открытий (53) УДК 536. .629.7 (088.8) Дата опубликования описания 08.04.80 (72) А втор изобретения

М. И. Уланов вптв

Влей т«1PPPI IIII (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО

ПОТОКА

Изобретение относится к технике теплофизических измерений.

Известны устройства для измерения теплового потока, содержащие теплоприемник, вспомогательную прослойку (эталонный элемент) и водоохлаждаемый стержень, образующий с теплоприемником и вспомогательной прослойкой дифференциальную термопару (1).

Известно также устройство для изме1О рения теплового потока, содержащее теплоприемник с термочувствительным элементом, вспомогательную прослойку и тепловой резервуар j2) . .Эти устройства обладают недостаточ15 но высокой точностью и быстродействием.

Целью изобретения является повыше/ ние быстродействия и точности измерения.

Для этого в устройстве для измерения теплового потока, содержащем тепло приемник с термочувствительным элемен том, вспомогательную прослойку и тепловой резервуар, в качестве теплоприем ника использован кристалл полупроводникового триода, в качестве термочувствительного элемента — его электроннодырочный переход эмиттер-база, в измеритель дополнительно введены дифференциальный усилитель постоянного тока и источник питания, причем база триода заземлена, эмиттер подсоединен к входу усилителя и через резистор к источнику, питания, а коллектор, используемый как нагреватель, подсоединен к выходу усилителя, второй вход усилителя через делитель напряжения подсоединен к источнику питания.

Такое включение триода обеспечивает независимо or измеряемой плотности теплового потока постоянство температуры теплоприемника - кристалла триода, что повышает быстродействие и точность измерения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит бескорпусный гриод 1, используемый как теплоприем3 ник, термочувствительный элемент и нагреватель, вспомогательную прослойку 2 для .получения постоянной разности температур между кристаллом триода 1 (теплопрлемником) и тепловым резервуаром 3, дифференциальный усилитель постоянного тока 4, к одному входу которого подсоединен эмиттер триода 1, второй вход усилителя подсоединен через делитель напряжения 5 к источнику пи- 10 тания 6 и к резистору 7.

Для измерения мощности, выделяемой в коллекторном переходе, который используется как нагреватель, служит измеритель мощности 8, к входам которого подсоединены эмиттерный и коллек торный выводы триода 1 (ток через,триод поддерживается постоянным и для определения мощности достаточно знать падение напряжения). Базовый вывод с триода заземлен.

При включении измерителя из- за выделения тепла в электронно-цырочных переходах триода температура кристалла (теплоприемника) растет. При не21 которой температуре наступает равновесие между выделением тепла и оТВопоМ его через вспомогательную прослойку 2 в тепловой резервуар 3. Тогда измери- тель готов.к работе. При поступлении измеряемого тепла (или отвода) температура теплоприемника повышается (понижается), напряжение на переходе амиттер-база, подаваемое на инвертирующий вход усилителя 4, изменяется, соответ ственно знаку изменения входного напряжения меняется напряжение на выходе усилителя 4, мощность, выделяемая на коллекторном переходе триода 1, ис40 пользуемом как нагреватель теплоприем ника, изменяется и компенсирует подвод (отвод) тепла. Тепловой поток равен разности между начальной мощностью (мощностью холостого хода) и мощностью, выделяющейся в нагревателе при наличии измеряемого теплового потока.

Таким образом, из-за того, что перепад температуры в вспомогательной прослойке поддерживается постоянным, быстродействие измерителя плотности теплового потока зависит не от инерционности тепловых процессов во вспомогательной прослойке, как в известных измерителях, а от свойств дифференциального усилителя, т. е. повышается во много раз, потери тепла остаются все время на одном уровне и компенсируются выделением тепла в нагревателе, что повышает точность измерения.

Формул изобретения

Устройство для измерения теплового потока, содержащее теплоприемник с термочувствительным элементом и тепловой резервуар, отделенный от теплоприемника теплоизолирующей прослойкой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, в качестве теплоприем- ника использован кристалл полупроводникового триода, в качестве термочувствительного элемента - его эмиттерный переход, а в качестве нагревателя — кол« лекторный переход, а также в устройство введены дифференциальный усилитель постоянного тока и источник питания, причем база триода заземлена, эмиттер подсоединен к входу усилителя и через резистор к источнику питания, коллектор подсоединен к выходу усилителя, второй вход которого через делитель напряжения подсоединЕн к источнику питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

0411326, кл. G 01 К 17/08, 1971.

2.. Авторское свидетельство СССР

% 322661, кл. G 0б1 1 К K 1177/ 0088, 1970 (прототип) .

726443

Составитель Ю. Андриянов

Редактор О. Филиппова Техред М. Келемеш Корректор Н. Степ

Заказ 646/34 Тираж 713 Подписное

Ш1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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