SU1123356A1

SU1123356A1 - Head of compensated receiver of radiant fluxes

Info

Publication number: SU1123356A1
Application number: SU833590374A
Authority: SU
Inventors: Е.А. Максимов; М.В. Страдомский; А.Г. Плита
Original assignee: Институт технической теплофизики АН УССР
Priority date: 1983-05-11
Filing date: 1983-05-11
Publication date: 1986-03-30
Also published as: BG46118A1

Abstract

ГОЛОВКА КОМПЕНСИРОВАННОГО ПРИЕМНИКА ЛУЧИСТЫХ ПОТОКОВ, содержаща корпус, имекнций две идентичные полости, прозрачное дл измер емого потока окно в первой полости , чувствительный элемент, размещенный в этой же полости, компенса- ционный элемент, размещенный во второй полости и включенный в схему термостабилизации, о т л и ч а кгщ а с тем, что, с целью Й0вышени точности измерений, во вторую полость дополнительно введен второй компенсационный элемент, включенный в схему термостабилизации и ориентированный относительно (Л первого компенсационного элемента так же, как окно ориентировано относительно чувствительного элемента. v/ to со со ел О)THE HEAD OF THE COMPENSATED RECEIVER OF THE RADIATIVE FLOWS, comprising a housing, two identical cavities, a window in the first cavity that is transparent for the measured flow, a sensitive element placed in the same cavity, a compensation element located in the second cavity and included in the thermal stabilization circuit. l and h and kg so that, for the purpose of elevation of measurement accuracy, the second compensation element is additionally introduced into the second cavity, which is included in the thermal stabilization scheme and is oriented relative to (L first of the compensation element in the same way as the window is oriented relative to the sensitive element.

Description

Изобретение относитс к технике измерени лучистых потоков и может быть использовано в качестве приемника лучистых потоков в инфракрасной спектроскопии, при определении энергии и мощности лазерных излучателей , в пирометрии.The invention relates to a technique for measuring radiant fluxes and can be used as a receiver for radiant fluxes in infrared spectroscopy, in determining the energy and power of laser emitters, in pyrometry.

Известны головки компенсированных приемников лучистых потоков, работающих по компенсационному принципу, состо щих из корпуса, в котором размещены чувствительный и компенсационный элементы, помещенные в идентичные разделенные полости так, что на чувствительньй элемент через окно падает измер еыыА лучистый поток, а компенсационный элемент закрыт непрозрачным дл излучени экраном.The heads of compensated radiant flux receivers, operating according to the compensation principle, are known, consisting of a housing in which the sensing and compensation elements are placed in identical separated cavities so that the radiant flux drops to the sensitive element, and the compensation element is closed opaque radiation screen.

Недостатком таких головок вл етс то, что необходимо обеспечивать идентичность условий охлаждени чувствительного и компенсационного элементов, предохранение компенсационного элемента от эффективного излучени экрана.The disadvantage of such heads is that it is necessary to ensure that the cooling conditions of the sensing and compensation elements are identical, and that the compensation element is protected from the effective radiation of the screen.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению вл етс головка компенсированного приемника лучистых потоков, содержаща корпус имеющий две идентичные полости, прозрачное дл измер емого потока окно в первой полости, чувствительный элемент, размещенный в этой же полости, компенсационньй элемент размещенньй во второй полости и включенный в схему термостабилизациThe closest to the technical essence of the invention is the head of a compensated receiver of radiant fluxes, comprising a housing having two identical cavities, a transparent window for the measured flow, a window in the first cavity, a sensing element located in the same cavity, a compensation element located in the second cavity and included in thermal stabilization circuit

Недостатком головки вл етс ошибка измерений, обусловленна лучистым теплообменом между -компенсационным элементом и экраном, интенсивность которого определ етс выражениемThe disadvantage of the head is the measurement error due to radiant heat exchange between the -compensation element and the screen, the intensity of which is determined by the expression

: г-бнб,;(т:-т,).: g-bnb; (t: -t,).

где Ч - тепловой поток, Вт/м,where H is the heat flux, W / m,

,б7., b7.

10 - посто нна Стефана.-Больцмана , Вт/(мК); угол облученности; пр приведенна степень черноты системы поверхностей компенсационного и чувствительного элементов, 1 температура компенсационного элемента, Т - т емпература экрана, К. Цель изобретени - повышение точности измерений.10 — Stefan constant. Boltzmann, W / (mK); irradiance angle; pr is the degree of blackness of the system of surfaces of the compensation and sensitive elements, 1 temperature of the compensation element, T is the screen temperature, K. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

6262

Цель достигаетс тем, что в головке компенсированного приемнику лучистых потоков, содержащей корпус имеющий две идентичные полости,The goal is achieved by the fact that in the head of a radiated flux compensated by a receiver, comprising a body having two identical cavities,

прозрачное дл измер емого потока окно в первой полости, чувствительный элемент, размещенный в этой же полости, компенсационный элемент, размещенный во второй полости иa transparent for the measured flow window in the first cavity, a sensing element placed in the same cavity, a compensation element placed in the second cavity, and

включенньш в схему термостабилиэации , во вторую полость дополнительно введен второй компенсационный элемент, включенный в схему термостабилизации и ориентированный от-included in the scheme of thermal stabilization, the second compensation element is additionally introduced into the second cavity, which is included in the thermal stabilization scheme and is oriented from

носительно первого компенсационного элемента так же, как окно ориентировано относительно чувствительного элемента.relative to the first compensating element, just as the window is oriented relative to the sensitive element.

На чертеже изображена головкаThe drawing shows the head

компенсированного приемника лучистых потоков.compensated receiver radiant fluxes.

Головка компенсированного приемника лучистых потоков содержит корпус 1, в котором выполнены две идентичные полости 2 и 3 таким образом, что полость 2 имеет окно 4, прозрачное дл измер емого излучени , а полость 3 закрыта экраном 5 из материала корпуса. На перегородке 6,The head of a compensated receiver of radiant flux contains a housing 1, in which two identical cavities 2 and 3 are made so that cavity 2 has a window 4 that is transparent for the measured radiation, and cavity 3 is closed by a screen 5 of body material. On the partition 6,

раздел ющей полости 2 и 3, помещены чувствительный элемент 7 и первый компенсационный элемент 8, имеющие одинаковые геометрические размеры и теплофизические характеристики.the separating cavity 2 and 3, placed the sensitive element 7 and the first compensation element 8, having the same geometrical dimensions and thermal characteristics.

Второй компенсационный элемент 9, идентичный первому компенсационному элементу 8, размещен на экране 5 и ориентирован относительно первого аналогично тому, как окно 4 ориен-The second compensation element 9, identical to the first compensation element 8, is placed on the screen 5 and is oriented relative to the first in the same way as the window 4 is oriented

тировано относительно чувствительного элемента.tirovana relatively sensitive element.

Головка компенсированного приемника лучистых потоков работает следующим образом. При отсутствии измер емого лучистого потока чувствительный элемент 7 и компенсационные элементы 8 и 9 поддерживаютс при некоторой температуре, величина которой определ етс услови ми охлаждени . Схема термостабшшзации обеспечивает равенство температур первого и второго компенсационных элементов.Head compensated receiver radiant flux works as follows. In the absence of a measurable radiant flux, the sensing element 7 and the compensation elements 8 and 9 are maintained at a certain temperature, the value of which is determined by the cooling conditions. The scheme of thermal stabilization ensures the equality of the temperatures of the first and second compensation elements.

При облучении чувствительного элемента 7 через окно 4 лучистым потоком при тех же услови х охлаждени схема термостабилизации устройства поддерживает оба компенсационных элемента 8 и 9 при равной, ранее выбранной температуре. По разнице электрической мощности на чувствительном элементе 7 и первом компенсационном элементе 8 суд т о величине измер емого теплового потока. При этом, так как второй копенсационный элемент 9 имеет .такой же угол облученности, что и окно 4, на первый компенсационный элемент 8 будет падать результирующий теплово поток CJ, равный нулю.When the sensing element 7 is irradiated through the window 4 with a radiant flux under the same cooling conditions, the thermal stabilization circuit of the device maintains both compensation elements 8 and 9 at the same previously selected temperature. According to the difference in electrical power at the sensing element 7 and the first compensating element 8, the value of the measured heat flux is judged. Moreover, since the second compensation element 9 has the same irradiance angle as the window 4, the resulting compensation element 8 will drop the resulting thermal flux CJ equal to zero.

Рассмотрим эффективность предлагаемой головки.Consider the effectiveness of the proposed head.

По отношению к максимальному измер емому тепловому потоку f-oCTf-Tz), где - тепловой поток , Вт/м2; о(- аффективный коэффициенттеплоотдачи , , тепловой поток Я будет вносить дополнительную ошибку/With respect to the maximum measured heat flux (f-oCTf-Tz), where is the heat flux, W / m2; o (- affective heat transfer coefficient,, heat flow I will introduce an additional error /

С. : .-Т.-)S.:.-T.-)

ч о(.(т,-т,) Например, при oL 5 К Т, 300 К, « 295 К, 0,18 и 6„р 0,98- 21%, то есть введение второго компенсационного элемента в данном случае уменьшает ошибку измерений на 21%. h o (. (t, -t,) For example, at oL 5 K T, 300 K, "295 K, 0.18 and 6" p 0.98 - 21%, that is, the introduction of the second compensation element in this case reduces measurement error by 21%.

Эффективность использовани предлагаемой головки возрастает с уменьшением плотности измер емого лучистого теплового потока, но при неизменой температуре перегрева, что обеспечиваетс изменением условий охлаждени , так как относительна погрешность теплового потока V, по сравнению с J будет возрастать.The efficiency of use of the proposed head increases with decreasing density of the measured radiant heat flux, but at a constant superheat temperature, which is provided by a change in cooling conditions, since the relative error of the heat flux V, compared with J, will increase.

Так, при Y 0,18,енр 0,98So, at Y 0.18, enr 0.98

Т, 100 К, Т 95 К Ql 1 Вт/м КВ 32%.T, 100 K, T 95 K Ql 1 W / m KV 32%.

Введение второго компенсационного элемента, имеющего температуру первого и ориентированного относительно него аналогично тому, как окно ориентировано относительно чувствительного элемента, исключает указанную погрешность.The introduction of the second compensation element, which has a temperature of the first and is oriented relative to it, in the same way as the window is oriented relative to the sensitive element, excludes this error.

. Технико-экономическа эффективность изобретени обусловлена исключением погрешности измерений лучистого потока с использованием головок компенсированных приемников, св занной с наличием окна в камере с чувствительным элементом и вытекающей из этого разницей теплообмена между стенками корпуса и элементами, чувствительным и компенсационным.. The technical and economic efficiency of the invention is due to the exclusion of the measurement error of the radiant flux using compensated receiver heads, due to the presence of a window in the chamber with a sensitive element and the resulting difference in heat exchange between the walls of the case and the elements, sensitive and compensatory.

Claims

HEAD OF A COMPENSATED RADIATION FLOW RECEIVER, comprising a housing having two identical cavities, a window transparent to the measured flow in the first cavity, a sensing element located in the same cavity, a compensation element placed in the second cavity and included in the thermal stabilization circuit, exc The reason is that, in order to increase the accuracy of measurements *, a second compensation element is additionally introduced into the second cavity, which is included in the thermal stabilization circuit and oriented relative to the first compensation of the element in the same way that the window is oriented relative to the sensitive element.

SU ..., 1123356