Изобретение относится к измерительной технике, в частности может быть использовано для определения и визуализации температурных полей плоских поверхностей.The invention relates to measuring equipment, in particular, can be used to determine and visualize the temperature fields of flat surfaces.
Прототипом изобретения является конструкция устройства, описанная в [1]. Устройство содержит основание, выполненное из высокотеплопроводного материала в виде рамки, на внутренней торцевой поверхности которой закреплена жидкокристаллическая пленка. На внешней торцевой поверхности рамки по ее периметру с хорошим тепловым контактом рабочей поверхностью установлены термоэлектрические модули (ТЭМ), опорной поверхностью сопряженные с радиаторами, питаемые электрической энергией от источника постоянного тока.The prototype of the invention is the device design described in [1]. The device contains a base made of a highly heat-conducting material in the form of a frame, on the inner end surface of which a liquid crystal film is fixed. On the outer end surface of the frame along its perimeter with good thermal contact with the working surface, thermoelectric modules (TEM) are installed, the supporting surface is coupled with radiators, powered by electric energy from a direct current source.
Недостатком устройства является сложность обеспечения плотного контакта жидкокристаллической пленки с поверхностью из-за ее неидеальной плоскостности, наличия шероховатостей, и соответственно, невысокая точность определения и визуализации ее температурного поля.The disadvantage of the device is the difficulty of ensuring tight contact of the liquid crystal film with the surface due to its imperfect flatness, the presence of roughness, and, accordingly, the low accuracy of determining and visualizing its temperature field.
Целью изобретения является повышение точности определения и визуализации температурного поля плоской поверхности за счет обеспечения более плотного контакта жидкокристаллической пленки с данной поверхностью.The aim of the invention is to improve the accuracy of determining and visualizing the temperature field of a flat surface by providing a more intimate contact of the liquid crystal film with this surface.
Цель достигается тем, что жидкокристаллическая пленка закреплена на рамке с помощью крепежных приспособлений, имеющих возможность перемещаться в вертикальном направлении при оказании на них механического давления, таким образом, чтобы она выступала за верх рамки в направлении к поверхности, температурное поле которой подлежит определению и визуализации. При этом радиаторы образуют единую радиаторную систему, представляющую собой замкнутую поверхность из высокотеплопроводного материала, повторяющую контур рамки, со стороны, противоположной размещению термоэлектрических модулей, имеющую оребрение.The goal is achieved by the fact that the liquid crystal film is fixed on the frame with the help of fasteners that can move in the vertical direction when mechanical pressure is applied to them, so that it protrudes beyond the top of the frame towards the surface, the temperature field of which is to be determined and visualized. In this case, the radiators form a single radiator system, which is a closed surface of a highly heat-conducting material, repeating the contour of the frame, from the side opposite to the placement of thermoelectric modules, having ribbing.
Конструкция устройства приведена на фиг. 1. Прибор состоит из основания, выполненного из высокотеплопроводного материала (например, меди) в виде рамки 1, на внутренней торцевой поверхности которой закреплена жидкокристаллическая пленка 2. Жидкокристаллическая пленка 2 закреплена на рамке 1 с помощью крепежных приспособлений 3, имеющих возможность перемещаться в вертикальном направлении при оказании на них механического давления (например, за счет шарнирного механизма), таким образом, чтобы она выступала за верх рамки в направлении к поверхности, температурное поле которой подлежит определению и визуализации. На внешней торцевой поверхности рамки 1 по ее периметру с хорошим тепловым контактом рабочей поверхностью установлены ТЭМ 4, опорной поверхностью сопряженные с радиаторами, питаемые электрической энергией от источника постоянного тока (на фиг. 1 не показан). Радиаторы образуют единую радиаторную систему 5, представляющую собой замкнутую поверхность из высокотеплопроводного материала, повторяющую контур рамки 1, со стороны, противоположной размещению ТЭМ 4, имеющую оребрение.The design of the device is shown in Fig. 1. The device consists of a base made of a highly thermally conductive material (for example, copper) in the form of a frame 1, on the inner end surface of which a liquid crystal film is fixed 2. The liquid crystal film 2 is fixed on the frame 1 using fasteners 3 that can move in the vertical direction when mechanical pressure is exerted on them (for example, due to the hinge mechanism), so that it protrudes beyond the top of the frame towards the surface, the temperature field of which is to be determined and visualized. On the outer end surface of the frame 1 along its perimeter with good thermal contact with the working surface, TEM 4 are installed, the support surface is coupled with radiators, powered by electric energy from a direct current source (not shown in Fig. 1). Radiators form a single radiator system 5, which is a closed surface made of highly heat-conducting material, repeating the contour of the frame 1, from the side opposite to the placement of TEM 4, which has ribbing.
Устройство работает следующим образом. С помощью ТЭМ 4, находящихся в контакте с рамкой 1, температура жидкокристаллической пленки 2 стабилизируется на определенной температуре так, чтобы вся ее поверхность имела одинаковый цвет. Затем жидкокристаллическая пленка 2 приводится в тепловой контакт с поверхностью, температура которой подлежит определению и визуализации. За счет неравномерности температуры поверхности жидкокристаллическая пленка 2 изменит цвет, причем цветовая картина будет соответствовать температурному полю поверхности. Значения температуры в каждой точке поверхности могут быть определены по градуировочным цветовым шкалам. Наличие крепежного приспособления 3, имеющего возможность перемещения в вертикальном направлении, сопровождаемого перемещением в том же направлении жидкокристаллической пленки 2, позволяет определять и визуализировать температурные поля как ровных, так и вогнутых и выпуклых поверхностей. Радиаторная система 5 предназначена для отвода теплоты и стабилизации температуры опорной поверхности ТЭМ 4.The device works as follows. With the help of TEM 4, in contact with the frame 1, the temperature of the liquid crystal film 2 is stabilized at a certain temperature so that its entire surface has the same color. Then, the liquid crystal film 2 is brought into thermal contact with the surface, the temperature of which is to be determined and visualized. Due to the uneven surface temperature, the liquid crystal film 2 will change color, and the color picture will correspond to the temperature field of the surface. Temperature values at each point of the surface can be determined by the calibration color scales. The presence of the fastening device 3, which can be moved in the vertical direction, accompanied by the movement in the same direction of the liquid crystal film 2, allows you to determine and visualize the temperature fields of both flat and concave and convex surfaces. Radiator system 5 is designed to remove heat and stabilize the temperature of the TEM 4 support surface.
ЛитератураLiterature
1. Исмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы теплопередачи. СПб.: Политехника. - 2005. - 533 с., С. 457-459.1. Ismailov T.A. Thermoelectric semiconductor devices and heat transfer intensifiers. SPb .: Polytechnic. - 2005 .-- 533 p., S. 457-459.
