(54) ТЕПЛОВОЙ ЗОНД(54) HEAT PROBE
Изобретение относитс к технике теплофизических измерений и может найти применение дл определени коэффициента теплопроводности раэличнн веществ, материалов и грунтов . Известны тепловые зонды, содержащие корпус в виде металлической трубки с размещенными в нем проволо ным электрическим нагревателем и п вичным измерительным преобразователем температуры, представленньлм тер мометром сопротивлени (1 или термистором 2. Однако необходимость индивидуаль ной градуировки каждого зонда по температуре повышает трудоемкость их изготовлени , а наличие неучтенных тепловых прослоек между первичным измерительным преобразователем температуры, нагревателем и корпусо зонда снижает точность измерений. От этих недостатков свободны теп ловые зонды с проволочной термопарой в качестве первичного измерительного преобразовател температуры . Ближайшим техническим решением к предлагаемому иэобр етению вл етс тепловой зонд 3, содержащий металлический цилиндрический сердечник с пазами вдоль образующих, плотно охватывающую его трубку, служащую корпусом зонда, и размещенные в пазах сердечника проволочные нагреватель и термопару, причем спай термопары электрически соединен с сердечником . В этом устройстве 3 исключены значительные тепловые сопротивлени между элементами зонда, однако при этом достигаетс только локальное измерение температуры, а именно: в зоне спа термопары. -В случае исследовани неоднородных материалов это ограничивает точность измерений , что вл етс недостатком прототипа. Цель изобретени - повысить точность измерений. Цель достигаетс тем, что в предлагаемом тепловом зонде точки контакта электродов термопары с сердечником сдвинуты по его длине относительно друг друга. Полученный при этом прот1шенный спай термопары обеспечивает осреднение температуры по длине зонда и следовательно, повышает точность измерений.The invention relates to a technique of thermophysical measurements and can be used to determine the coefficient of thermal conductivity of various substances, materials and soils. Thermal probes are known that contain a housing in the form of a metal tube with a wire electric heater and a temperature transmitter, represented by a resistance thermometer (1 or thermistor 2. However, the need for individual calibration of each probe with respect to temperature increases the labor intensity of their manufacture, and the presence of unaccounted thermal layers between the primary temperature measuring transducer, the heater and the probe body reduces the accuracy of measurements. Prospects are free thermal probes with a wire thermocouple as the primary temperature measuring transducer. core wire heater and thermocouple, and the thermocouple junction is electrically connected to the core. In this device 3, significant thermal resistances between the probe elements are eliminated, however, only a local temperature measurement is achieved, namely: in the thermocouple spa zone. In the case of inhomogeneous materials, this limits the accuracy of the measurements, which is a disadvantage of the prototype. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements. The goal is achieved by the fact that in the proposed thermal probe the points of contact of the thermocouple electrodes with the core are shifted along its length relative to each other. The resulting thermocouple junction provides averaging of temperature along the length of the probe and, therefore, increases the measurement accuracy.
На чертеже изображена конструкци предлагаемого зонда с прот женным спаем термопары.The drawing shows the design of the proposed probe with extended thermocouple junction.
Сердечник 1 служит основой дл фиксации нагревател 2 и электродов термопары 3, 4. Нагреватель предстален уложенной в выбранные по всей длине сердечника пазы 5, б проволочной петлей. Термопара размещена в пазах 7, 8, при этом точки контакта электродов с сердечником разнесены одна от другой на см. Металлическа трубка 9 вл етс корпусом зонда и предназначена дл защиты нагревател и термопары от механических повреждений.The core 1 serves as the basis for fixing the heater 2 and the electrodes of the thermocouple 3, 4. The heater is laid out in the grooves 5, selected along the entire length of the core, with a wire loop. The thermocouple is placed in the slots 7, 8, while the points of contact of the electrodes with the core are spaced apart from each other by cm. The metal tube 9 is the probe body and is designed to protect the heater and the thermocouple from mechanical damage.
Измерение коэффициента теплопроводности зондом данной конструкции Осуществл ют по известной методике дл линейного источника тепл посто нной мощности.The measurement of the thermal conductivity coefficient of a probe of this design is carried out according to a known method for a linear source of heat of constant power.
Использование изобретени позвол ет повысить достоверность теплофизических измерений, расширить их температурный диапазон.The use of the invention allows to increase the reliability of thermophysical measurements, to expand their temperature range.