SU1004842A1 - Датчик дл определени влажности твердых тел по теплопроводности - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к уст- ройствам дл  определени  теплопроводности веществ, и может быть использовано дл  оперативного контрол  в лабораторных исследовани х и в услови х производства.

Известно устройство дл  измерени  теплопроводности, состо щее из источника питани , измерительного зонда, представл ющего собой измерительный цилиндр, на поверхности которого (или внутри) укреплены нагреватель и термопара, и вторичного регистрирующего прибора.

Недостатком известного устройства  вл етс  сравнительно больша  масса зонда, что приводит либо к необходимости учета его собственной теплоемкости , внос щей большую погрешность в измерени , либо к работе с большим временем (минуты или дес тки минут), когда эта погрешность уменьшаетс , что снижает оперативность измерений. Кроме того,дл  измерени  теплопроводности монрлитных образцов в них необходимо сверлить отверсти  дл  введени  зонда, что исключает возможность применени  зонда такой конструкции

дл  неразрушающего контрол  готовых изделий.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  датчик дл  определени  влажности твердых тел по теплопроводности , содержащий блок эталонного материала и расположенный на его поверхности линейный измерительный термо10 резистивный элеме т.. Этот датчик позвол ет использовать тонкие резистивные элементы с малой собственной теплоемкостью , что ускор ет процесс измерени , и может примен тьс  дл  неразрушающего контрол  образцовСз.

15

Однако известный датчик характ(вризуетс  необходимостью измерени  целого р да побочных параметров.

Целью изобретени   вл етс  повы- . шение точности определени .

20

Цель достигаетс  тем, что датчик дл  определени  влажности твердых тел по теплопр оводности, содержащий блок эталонного материала и расположенный на его поверхности линейный

25 измерительный терморезистивный элемент , содержит дополнительный компенсационный терморезистивный элемент, расположенный внутри блока из эталонного материала, а оба терморезистиа30 ных элемента, измерительный и компенсационный , выполнены N-обраэными, пр чем измерительный терморезистинный элемент расположен в канавке блока эталонного материала заподлицо с его поверхностью.

На чертеже изображен предлагаемый датчик.

Датчик содержит цилиндрический корпус 1 I из. металла, стойкого про тив коррозии и абразивного трени , внутри которого располагаетс  блок 2 из эталонного материала, например оргстекло,, с двум  терморезистивными N-образными элементами 3, один из которых закреплен на его поверхности , а другой находитс  внутри блока г причем измерительный терморезистивный элемент расположен в канавке заподлицо с поверхностью блока что уменьшает тепловое сопротивление между чувствительным элементом и эталонным материалом и, тем самым, при покрытии рабочей поверхности изолирующим защитнЕлм слоем лака 4 увеличивает ресурс работы.

Эталонный материал подбираетс  таким, чтобы его теплопроводность была близкой к теплопроводности исследуемого класса веществ. Выбранна  форма тонких терморезистивных элементов позвол ет уменьшить габариты датчика и наиболее технологично расположить их на блоке эталонного материала, в центральной его области , с минимальным количествслл перегибов элемента и отверстий в.блоке. Терморезистивные элементы изготавливаютс  из платиновой проволоки диаметром 8 мкм и припа ны к токоподводам разъема 5 Блок эталонного материала представл ет собой диск из оргстекла, толщина которого выбираетс  из услови 

- -f гГ

где ( - глубина проникновени  теплового фронта; Q. - температуропроводность

эталонного материала t - длительность греющего импульса .

Дл  уменьшени  тепловой инерции зонда толщина диска должна быть равной -fc 2сГ . При нарушении указанного соотношени  услови  эксперимента выход т за пределы используемой тепловой задачи и точность измерений езко ухудшаетс .

Терморезистивные элементы, компенсационный и измерительный, включают .  в мостовую схему с резис орами.

При введении измерительного элемента в контакт с исследуемым веществом и при подаче импульсов тока на датчик сопротивление терморезистивных элементов измен етс  и в измерительной диагонали моста возникает сигнал разбаланса, в зависимости от теплопроводности , среда, который фиксируетс  вторичным прибором. Компенсационный терморезистинный элемент вводитс  дл  того, чтобы регистрировать сигнал пропорциональной разности между теплопроводност ми исследуемого и эталонного материалов, что позвол ет увеличить чувствительность измерений более,- чем в 10 раз по сравнению, с прототипом и устран ет необходимость перенастройки прибора при изменении температуры окружающей среды.

Предлагаема  конструкци  позвол ет существенно уменьшить габариты датчика и тем самым увеличить эффективность применени , как в лабораторных исследовани х, так и в услови х производства.

Предлагаемый датчик дл  определени  теплопроводности исследуемого класса веществ позвол ет сократить врем  проведени  одного анализа до 2-3 мин при той же чувствительности измерений.

Claims (2)

1.Чудаовский А.Ф. Теплофизические характеристики ; 1исперсных материалов . М., Йзд-во Физматлитературы 1962, с. 220-221.

2.Патент Франции № 2212043, -кл. G 01 N 25/18, опублик. 19.07.74 (прототип).