SU1076777A1

SU1076777A1 - Способ измерени теплового потока

Info

Publication number: SU1076777A1
Application number: SU823429081A
Authority: SU
Inventors: Юрий Романович Войцехов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4371
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1982-04-21
Publication date: 1984-02-29

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, заключающийс в измерении .разности температур в тепловоспринимающем элементе плоского дат.чика,величина которой пропорциональна плoт- V Ности теплового потока, о т л и ч аю щ и и с тем, что, с целью повышени точности измерени , датчик с тепловоспринимающим элементом в виде оптически неоднородной системы освещают параллельным пучком света , измер ют спектральное положение мaкcимy « светопропускани датчика, а разность температур в тепловоспринимающем элементе определ ют по изменению интенсивности света, прошедшего через датчик.

Description

(Л

с:

а

ч i

Изобретение относитс к теплометрии и может быть использовано дл определени плотности тепловых потоков объектов различного назначени .

Известен способ измерени теплового потока, основанный на использовании энергии изменени агрегатного состо ни вещества под воздействием измер емого теплового потока tl J.

Однако такой способ в основном предназначен дл измерени мощных тепловых потоков и не обеспечивает необходимой точности при измерении тепловых потоков низкой мощности, характерных, например, дл области радиоэлектроники.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ, основанный на использовании метода вспомогательной стенки, заключающийс в измерении разности температур в тепловоспринимающем элементе (вспомогательной стенке) плоского датчика, по величине которой определ ют плотноса-ь теплового потока С23.

Недостатком известного способа вл етс низка точность измерени , что обусловлено значительной методической погрешностью, св занной с искажением условий теплообмена с окружающей средой при неконтролируемой утечке тепла по металлическим электродам дифференциальной термопары .

Цель изобретени - повышение точности из1и еренй теплового потока.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу измерени теплового потока, заключающемус в измерении разности температур в тепловоспринимающем элементе плоско|го датчика, величина которой пропорциональна плотности теплового потока , датчик с тепловоспринимающим элементом в виде оптически неоднородной системы освещают параллельным пучком света, измер ют спектральное положение максимума светопропускани датчика, а разность температур в тепловоспринимающем элементе определ ют по изменению интенсивности света, прошедшего через .

Предлагаемый способ основан на зависимости интенсивности светопропускани датчика, содержащего оптически неоднородную двухкомпонентную систему, от температурного градиента по его толщине.

Датчик, компоненты которого близ .ки по показателю прелодшени и отличаютс его температурной, зависимостью и средней дисперсией, отличаетс спектральной избирательностью и вл етс полосовым светофильтром , контур пропускани которого смещаетс по спектру в зависи мости от температуры.

У датчика, наход щегос , в изотермичных услови х, дл света -с длиной волны, дл которой совпадают показатели преломлени его компонентов , светопропускание равно 1. При прохождении теплового потока q сквозь датчик, установленный на поверхности объекта либо в газовой или жидкостной среде, возникает температурный градиент по толщине датчика в .соответствии с форму ° Л

Я--

где к теплопроводность датчика в

поперечном направлении. - Предполагаетс , что толщина датчика значительно меньше егодиаметра и температура по его толщине измен етс по линейному закону.

Температурный градиент искажает контур пропускани датчика. Светопропускание датчика при наличии температурного градиента по толщине падает в соответствии с ростом

и толщиной г датчика.

Поскольку у да гчика на основе оптически неоднородной системы полуширина полосы пропускани измен етс в зависимости от спектрального положени АО его максимума пропускани пропорциональна Д , то характер ослаблени светопропускани с

ростом -jj- зависит также от Л и знчительно резче про вл етс в короткволновой области спектра по сравнению с длинноволновой. Дл датчика определенной толщины по измеренной величине изменени светопропускани

(где Jn , J - интенсивность свет

на ходе и выходе из датчика) и спектральному положению максимума прюпускани Лд определ ют плотность q проход щего сквозь него теплового потока по известной его градуировочной характеристике, измеренной дл р да значений До в пределах видимой области спектра.

При выборе датчика необходимо предусмотреть,- чтобы его рабочий температурный диапазон, в пределах котопогр контур пропускани датчика смещаетс в видимой области спектра , охватывал поверхностную температуру исследуемого объекта. Целесообразно , чтобы поверхностна температура объекта была близка к верхней границе рабочего диапазона датчика. При измерении проход щего теплового потока в газовой либо жидкостной среде необходимо, чтобы нижн граница рабочего диапазона датчика примерно совпадала ее температурой среды. Н фиг. 1 показана зависимость светопропускани -j дл датчика, выполненного на осноае к{)емнийорга нического каучука марки СКТФ и оптического стекла марки ЛК7; на фиг. 2 - схема устройства, реализующего предлагаемый способ. График 1 соответствует Лд 470 график 2 Я 540 нм, график 3 (, 630 нм. Рабочий температурный диапазон AT те рмодатчиков на основе кремний органических каучуков и оптических стекол составл ет в среднем 24к. Датчик обеспечивает приемлемую, точность измерени при условии, .что температурный перепад по толщи не его не превышает 0,8 4 Т, что по вол ет производить измерени q в диапазоне 200 -7500 Вт/м. На датчик 1 (фиг. 2), установ .ленный на поверхности исследуемого объекта 2, направл ют параллельный пучок света от монохроматора 3. На основании датчика имеетс зеркальное покрытие, в результате чего; луч света проходит сквозь него дважды, отража сь от зеркала. Световой поток, прошедший сквозь датчик , регистрируетс фотоприемником 4, выходной сигнал которого измер етс фотоусилителем 5. .. Измен спектральный состав све та в луче монохроматора, определ ют длину волны До- света, дл котоfut .l рой светопропускание датчика максимально , что регистрируетс по максимуму показаний фотоусилител 5 (с учетом спектральной характеристики фотоприемника и эйергетического распределени светойрго потока от монохроматора}. Величииа выходного сигнала фотоприемника определ ет интенсивность светового потока, прошедшего сквозь датчик. По известной интенсивности 7 светового потока монохроматора, направл емого на датчик, определ ют его светопропускание дл излчеренПо соответствуюного значени А, щей градуировочной характеристике датчика f(q)/,1p const наход т искомую плотность q теплового notojca . .......,. Св зь вторичной апиараТуш (фотоприемника и осветител ) с датчиком осуществл етс световым лучом что . практически исключает дополнительный теплоотвод по датчику и резко уменьшает методическую погрешность измерени . В результате точность метода определ етс в основном погрешностью измерени интенсивности светового потока в видимой области спектра, котора не превышает 3%, что и обеспечивает высокую точность. Погрешность измерени плотности теплового потока с помощью предлагаемотхэ способа составл ет в среднем 8%, что примерно в 2,5 раза то чнеё, чем в прототипе.

Claims

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, заключающийся в измерении разности температур в тепловосприни _ηмающем элементе плоского датчик а,величина которой пропорциональна плот-А Кости теплового потока, о т л и ч βίο щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, датчик с тепловоспринимающим элементом в ' виде оптически неоднородной системы освещают параллельным пучком света, измеряют спектральное положение максимума светопропускания датчика, а разность температур в тепловоспринимающем элементе определяют по изменению интенсивности света, прошедшего через датчик.

(11).