CS205918B1 - Termoelektrický bilancoměr - Google Patents

Description

Vynález se týká termoelektrického biiancoměru k zjištování radiační bilance energie v daném prostoru.

Měřeni intenzity slunečního zářeni a sice energie dopadající, odražené a vyzařované povrchem, je možné pomocí speciálních trubicových solarlmetrů s různými úpravami nebo pomocí bilancoměrů, jejichž citlivá plocha je však malá. Při detailním studiu fotosyntetícké výkonnosti, respektive energetické účinnosti porostů, je nezbytná znalost celkového obratu energie ve formě zářivých toků — radiační bilance.

Zářivé toky tvořící celkovou bilanci se z praktických důvodů v meteorologii rozlišuji na krátkovlnné — spektrum je tvořeno vlnovými délkami = 0,3 — 3 μϊα a na dlouhovlnné — 5 — 50 μτα. Zdrojem krátkovlnných zářivých toků je Slunce, zdrojem dlouhovlnných toků je zemský povrch — půda, rostlinný pokryv a atmosféra. Ostatní druhy zářivě energie nejrúznějších vlnových délek, se kterými se lze setkat na zemském povrchu — záření hvěz, Měsíce, rentgenové a kosmické záření atd., jsou z hlediska energetické bilance zanedbatelné. Radiační bilance tedy charakterizuje příjem Či výdej energie uvažovaného povrchu ve formě zářivých toků. Druh povrchu, jeho charakter, barva i některé další vlastnosti celkovou bilanci velmi významně ovlivňují a mají proto principiální význam při využití energie slunečního záření. Podle novějších zahraničních 1 u nás zjištěných poznatků roztioúuje o využiti energie porostem plodin a tím i akumulaci organické hmoty především celková radiační bilance — nikoliv jen energie slunečního záření, kterou má porost k dispozici. Bilanci zářivých toků lze významně ovlivnit strukturou porostu, jeho výškou a hustotou, charakterem olistění, eventuálně dalšími šlechtitelskými zásahy. .

Běžná měření radiační bilance na meteorologických stanicích jsou zajišťována* pomocí termoelektrických bilancoměrů, jejichž aktivní Část má rozměr asi 3X3 cm a sestává z baterie termočlánků, které snímají teplotní rozdíl mezi horní a dolní plochou citlivou k záření. ,

Detailní studium využití energie slunečního zářeni vyžaduje bezpodmínečnou znalost efektivní hodnoty bilance záření uvnitř porostu nebo i v případě hodnocení účinnosti kolektorů pro přeměnu energii slunečního záření v teplo. Snímání efektivní hodnoty nehomogenního radiačního pole je možné buď za použití velkého počtu bilancoměrů užívaných pro meteorologická měření nebo nepřetržitým periodickým pohybem Jednoho snímače po poměrně dlouhé dráze. Obě řešení jsou velmi nákladná a v řadě případů v zemědělském výzkumu vůbec nerealizovatelná, například z důvodu porušení přirozené struktury porostu a tím i sledované veličiny.

Známým zařízením pro snímání efektivní hodnoty slunečního záření je trubicový liniový solarimetr, jenž ovšem zachycuje jen

S 918 krátkovlnné radiační toky, což nestačí k určení celkové energetické bilance.

Společnou nevýhodou dosud známých konstrukcí bilancoměrů, například pro studium radiačního klimatu porostů,, je malá citlivá plocha snímačů. V důsledku značné nehomogenity radiačních polí v porostu proto není možné snímat jejich efektivní hodnotu jedním snímačem. Táto skutečnost je zvlášť významná při registraci měřených hodnot, jak pomocí zapisovačů, tak i stále častěji používaných měřicích ústředen. Kromě toho většina typů přístrojů užívaných pro meteorologické účely neumožňuje zachování přirozené' struktury porostu a tím i sledování bilance energie v těchto prostorech.

Uvedené nedostatky odstraňuje termoelektrický bilancoměr, sestávající z termobaterie a měřicího členu podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že aktivní část jeho termobaterie je dvojitá ve tvaru obdélníku s poměrem stran nejméně 1 :10 a je tvořena dvěma shodnými rovnoběžnými deskami plošných spojů obrácenými vzájemně o 180°, mezi nimiž je vzduchová vrstva. Každá deska má na povrchu plošné spoje, například tvaru čtverce, v jejichž středu je umístěn vždy aktivní konec jednoho termočlánku, například měď konstantan a veškeré termočlánky na jednotlivých plošných spojích jsou navzájem zapojeny v sérii. Aktivní části plošných spojů jsou opatřeny vrstvou pohlcující elektromagnetické záření ve vlnovém oboru 0,3 až 50 μτα.

Zařízení funguje tak, že termobaterie se vloží do kovového rámu a zavěsí nad prostorem, jehož efektivní hodnota radiačního pole se zjišťuje. Při připojení měřícího členu na vývody sériově zapojených termočlánků termobaterie se měří efektivní hodnota radiačního pole.

Termoelektrický bilancoměr podle vynálezu má řadu výhod provozních i výrobních. Liniový tvar bilancoměrů umožňuje bilancovat jediným přístrojem.záření v určitém pruhu i při značně nehomogenním průběhu záření ve. zkoumaném prostoru a udává správnoú efektivní hodnotu záření. Termoelektrický bilancoměr jé konstrukčně jednoduchý a snadno vyróbitelný.

Vynález je blíže popsán podle přiložených nákresů, v nichž je na obr. 1 celkové uspořádání termoelektrického bilancoměrů a na obr. 2 a 3 jsou detaily uspořádání aktivní části termobaterie.

Termoelektrický bilancoměr podle obr. 1 je tvořen vlastní aktivní částí 2, umístěnou v hliníkovém rámu .1. Termobaterie je vytvořena sóustavou jednotlivých termočlánků 3, například měď konstantan, které jsou zapojeny v deskách 6, 7 plošných, spojů 4 jednotlivě vždy na ploškách měděné fólie 5 plošných spojů 4. Desky 8 a 7 plošných spojů 4 jsou stejné, obdélníkového protáhlého tvaru a jsou umístěny vůči sobě ven obráceně 0-180°, Mezi nimi je vzduchová izolační mezera, která je vymezena podložkami 8 s výhodou z polystyrenu, které jsou přilepeny mezi desky 6 a 7. Uprostřed každé plošky měděné fólie S jsou vyvedeny konce termočlánků 3 měď konstantan. Horní i spodní termočlánky 3 termobaterie jsou navzájem v sérii zapojeny a jejich konce převedeny na vývod 9 termobaterie. Dvojitá část termobaterie je umístěna v hliníkovém rámu 1.

Termobaterie se zavěsí ve vhodném místě, jehož energetická bilance se zajišťuje.'

Termobaterie je citlivá na změny zářivé energie v protáhlé ploše podobné' tvaru její aktivní části 2. Soustava termočlánků 3 v sérii zapojená dává termoelektrické napětí úměrné bilanci zářivé energie v měřeném prostoru, která v podstatě je dána rozdílem dopadající energie a odražené.i: vyzařované energie od sledovaného povrchu: Z takto bilancovaného rozdílu se pak může zjistit velikost energie absorbované povrchem, například porostem. Protáhlým tvarem se dosáhne efektivní hodnoty bilance i ve značně nehomogenních polích.

Charakteristické hodnoty aktivní části 2 termoelektrického bilancoměrů:, celková délka šířka citlivé plochy počet sekcí termobaterie napěťová citlivost vnitřní odpor termobaterie

0,5 až 1 m až 2 cm až 7mV na 1 kW.m^-2 cca 5 až 10 ohm

Většina elektrických i mechanickýoh parametrů je do značné míry volitelná a srovnatelná s přístroji vyráběnými pro aktino- ^j metrická měření.

Vhodná indikační zařízení jsou například galvanoměry s dostatečnou citlivostí, bodové nebo liniové zapisovače, měřicí ústředny, případně, elektrochemická integrace sum pomocícoulomhmetrů.

Předpokládaná oblast využití je zejména v zemědělském a lesnickém výzkumu, zvláště při mikroklimatických studiích v prostorech, ve sklenících, ve stájích při sledování ztrát tepelné energie obvodovými konstrukcemi a podlahou, dále studiuni konstrukčních materiálů při navrhování ábsorbérůslunečního záření.

Pomocí termoelektrických bilancoměrů podle vynálezu v kombinaci s trubicovými solarinietry je možné zjišťovat komplexně radiační poměry například uvnitř porostu, a to odděleně složky krátkovlnné i dlouhovlnné.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Termoelektrický bilancoměr sestávající z termobaterie- a měřicího členu vyznačující setím, že aktivní část (2) termobaterie je dvojitá ve tvaru obdélníku s poměrem stran nejméně 1:10 a je tvořena dvěma shodnými rovnoběžnými deskami (6,7) _f plošných spojů (4) obrácenými vzájemně o 180°, mezi nimiž je vzduchová vrstva a každá deska [6,7) má na povrchu plošné spoje (4) například tvaru čtverce, v jejichž středu je umístěn vždy aktivní konec jednoho termočlánku (3) například měď-konstarttan a veškeré termočlánky (3) na jednotlivých plošných spojích (4) jsou navzájem zapojeny v sérii, přičemž jsou aktivní části plošných spojů (4) opatřeny vrstvou pohlcující elektromagnetické záření ve vlnovém oboru 0,3 až 50 μνη.