Термопреобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ >794557

Соез Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 02.01.79 (21) 2710056/18-21 с присоединением заявки М-(23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.81. Б ол.»етеиь Л 1 (45) Дата опубликования описания

М К„з

G 01 К 19 24

Государственный комитет

СССР во делам изобретений и открытий (53) УДК 621 317.7 (088.8) (72) Авторы А. А. Ащеулов, В. Г. Кривцов, И. M. Пилат изобретения и Н. И. Тришин (71) Заявитель Черновицкий ордена Трудового Красного Знамени государственный ун иверситет (54) ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к термоэлектрическим приборам, и найдет широкое применение в измерительной технике, устройствах автоматики, электроники и радиотехники. Оно предназначено для измерения и контроля больших значений переменных токов произвольной формы по тепловой мощности, выделяемой на активном сокротивлении.

Извесгны термопреобразователи, содержащие нагреватель и датчик температуры, находящиеся в непосредственном тепловом контакте, в котором в качестве датчика температуры использован анизотропный термоэлемент f1).

Перегрузочная способность и точность таких устройств недостаточны из-за частотных тепловых погрешностей.

Известны также термопреобразователи, состоящие из нагревателя, выполненного в виде мембраны с токоподводами к его центральной и периметрическсй частям, датчика температуры, расположенного на вспомога»ельном радиаторе и соединительной колодке, через которые проходят выводы датчика температуры, и радиатора 12).

Такие устройства имеют лучшую перегрузочную способность, однако их точность недостаточна из-за температурной и частот2 ной погрешностей и нестабильности вы ходной ЭДС.

Целью изобретения является увеличение точности термопреобразователя путем исключения упомянутых погрешностей.

Это достигается тем, что термоирсобразователь, состоящий из нагревателя, выполненного в виде мембраны с токоподводами к его центральной и периметрической ча10 стям, датчика температуры, расположенного на вспомогательном радиаторе и соединительной колодке, через которые проходят выводы датчика температуры, и радиатора, выполнен в виде герметизированного ба.илона, образованного нагревателем и радиатором, внутри которого в тепловом фокусе нагревателя расположен датчик температуры, находяп,ийся в тепловом контакте с радиатором, при этом мембрана имеет

0 форму полусферы, на внутреннюю поверхность которой нанесен поглощающий слой, а на внутреннюю поверхность радиатора и внешнюю поверхность мембраны нагревател я — отр а ж а ю щи и слой.

На чертеже изображен предлагаемый термопреобразователь.

Термопреобразователь состоит из нагревателя 1 в виде мембраны полусферической формы, иаружняя поверхность которой отзО полирована, а внутренняя поверхность по794557

l10

56

J2O

3 крыта чернью с большим коэффициентом излучения. Токоподвод 2 прикреплен к полюсу полусферического нагревателя со стороны полированной поверхности, а второй электрический токоподвод осуществляется с периметрической его части, закрепленной к экрану 3. Экран 3 выполнен, например из фарфоровой керамики, и предназначен для защиты поверхности нагревателя 1 от внешних конвективных потоков тепла и крепления токоподводов нагревателя. Датчик 4 температуры выполнен, например из анизотропного термоэлемента продольного типа, своей нижней рабочей гранью приведен в тепловой контакт с теплоотводящим радиатором 5 через вспомогательный радиатор 6. Верхняя рабочая грань 7 термоэлсмента 4 покрыта поглощающей чернью и помещена в тепловой фокус полусферического нагревателя 1. Электрические выводы датчика 4 подведены к выводам 8 соединительной колодки 9, прикрепленной в свою очередь к радиатору 5. Радиатор 6 предназначен для отвода тепла, выделяемого нагревателем 1 и проходящего через датчик температуры 4 в радиатор 5. Для повышения коэффициента термопреобразования и увеличения температурной стабильности термопреобразователя, внутренняя (коническая) поверхность радиатора 5 покрыта, например отражающей пленкой алюминия.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении электрического тока через токоподводы преисходит разогрев нагревателя 1. Излучаемое тепло концентрируется в тепловом фокусе полусферического нагревателя, разогревая верхнюю грань датчика 4 до температуры, отличной от температуры нижней грани и определяемой величиной тока, протекающего через нагреватель. Возникающий градиент температуры приводит к появлению термо-ЭДС.

Плотность тока, протекающего через нагреватель 1, обратно пропорциональна квадрату радиуса нагревателя, что приводит к выделению основного количества тепла (80% ) на площади, охватываемой /, радиуса нагревателя. Благодаря такому распределению тепла и индуктивной передаче его к датчику температуры термопреобразователя отсутствует погрешность, обусловленная тепловыми эффектами

Пельтье и Томсона. Применение бесконтактного теплообмена между нагревателем

1 и датчиком 4 приводит к значительному уменьшению емкости «нагреватель-датчик», ч о, в свою очередь, резко расширяет границы частотного диапазона предлагаемого термопреобразователя. Так как холодная грань датчика находится в тепловом контакте с радиатором 6, то показания датчика отличаются большой стабильностью.

Изменение степени разряжения в объеме, заключенном между нагревателем 1 и датчиком 4 (от комнатной до

10- мм/рт. ст.) приводит к значительному изменению зависимости выходного сигнала предлагаемого термопреобразователя от тока нагревателя (и = 2-:-8), а использование в качествс датчика анизотропного термоэлемента продольного типа обеспечивает высокие значения чувствительности и коэффициента термопреобразования в широком интервале температуры (— 40-: — +100) С, Применение предлагаемого термопрсобразователя дает возможность расширить частотный диапазоп измеряемых токов больших величин (500 — 800 Л) при меньших погрешностях измерения и устанавливать требуемый закон термопреобразования.

Формула изобретен ия

Термопреобразователь, состоящий из нагревателя, выполненного в виде мембраны с токоподводами к его центральной и периметрической частям, датчика температуры, расположенного на вспомогательном радиаторе и соединительной колодке, через которые проходят выводы датчика температуры, и радиатора, о т л и ч а ющи и с я тем, что, с целью увеличения его точности, он выполнен в виде герметизированного баллона, образованного нагревателем и радиатором, внутри которого в тепловом фокусе нагревателя расположен датчик температуры, находящийся в тепловом контакте с радиатором, при этом мембрана нагревателя имеет форму полусферы, на внутреннюю поверхность которой нанесен поглощающий слой, а на внутреннюю поверхность радиатора и внешнюю поверхность мембраны нагревателя — отра>кающий слой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коронюк В. И. и др. Анизатропные термоэлементы, «Физика и техника полупроводников», 1973, т. 7, № 4, с. 730, рис. 2а.

2. Червякова В. И. Термоэлектрические приборы, ГЭИ, 1963, с. 26.

794557

Составитель Ф. Цареградский

Техред А. Камышникова Корректор А. Галахова Редактор Г. Петрова

Изд. № 138 Тира>к 749

НПО «Поиск» Государственного комигета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 863

Подписное

Загорская типография Упрполиграфнздата Мособлисполкома