SU794557A1 - Термопреобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, а именно к термоэлектрическим приборам, и найдет широкое применение в измерительной технике, устройствах автоматики, электроники и радиотехники . Оно предназначено дл  измерени  и контрол  больших значений переменных токов произвольной формы по тепловой мощности, выдел емой на активном сопротивлении .

Известны термопреобразователи, содержащие нагреватель и датчик температуры, наход щиес  в непосредственном тепловом контакте, в котором в качестве датчика температуры использован анизотропный термоэлемент 1.

Перегрузочна  способность и точность таких устройств недостаточны из-за частотных тепловых погрещностей.

Известны также термопреобразователи,состо щие из нагревател , выполненного в виде мембраны с токоподводами к его центральной и периметрической част м, датчика температуры, расположенного на вспомогательном радиаторе и соединительной колодке, через которые проход т выводы датчика температуры, и радиатора 12.

Такие устройства имеют лучщую перегрузочную способность, однако их точность недостаточна из-за температурной и частотной погрешностей и нестабильности выходной ЭДС.

Целью изобретени   вл етс  увеличение точности термопреобразовател  путем исключени  упом нутых погрешностей.

Это достигаетс  тем, что термопреобразователь , состо щий из нагревател , выполненного в виде мембраны с токоподводамп к его центральной и периметрической част м , датчика температуры, расположенного на вспомогательном радиаторе и соединительной колодке, через которые проход т выводы датчика температуры, и радиатора, выполне в виде герметизированного баллона , образованного нагревателем и радиатором , внутри которого в тепловом фокусе нагревател  расположен датчик температуры , наход щийс  в тепловом контакте с радиатором, при этом мембрана имеет

форму полусферы, на внутреннюю поверхность которой нанесен поглощающий слой, а на внутреннюю поверхность радиатора и внешнюю поверхность мембраны нагревател  - отражающий слой.

На чертеже изображен предлагаемый термопреобразователь.

ТерАЮпреобразователь состоит из нагревател  1 в виде мембраны полусферической формы, парул н   поверхность которой отполирована , а внутренн   поверхность покрыта чернью с большим коэффициентом излучени . Токоподвод 2 прикреплен к полюсу полусферического нагревател  со стороны полированной новерхности, а второй электрический токоподвод осуществл етс  с периметрической его части, закренленной к экрану 3. Экран 3 вынолнеи, например из фарфоровой керамики, н предназначен дл  защиты поверхности нагревател  1 от внешних конвективных нотоков тепла и креплени  токоподводов нагревател . Датчик 4 температуры выполнен, например из анизотропного термоэлемента продольного типа , своей нижней рабочей гранью приведен в тепловой контакт с теплоотвод щим радиатором 5 через вспомогательный радиатор 6. Верхн   рабоча  грань 7 термоэлемента 4 покрыта поглощающей чернью н помещена в тепловой фокус полусферического нагревател  1. Электрические выводы датчика 4 подведены к выводам 8 соединительной колодки 9, прикрепленной в свою очередь к радиатору 5. Радиатор 6 нредназначен дл  отвода тепла, выдел емого нагревателем 1 и проход щего через датчик температуры 4 в радиатор 5. Дл  повышени  коэффициента термопреобразовани  и увеличени  температурной стабильности термонреобразовател , внутренн   (коническа ) поверхность радиатора 5 покрыта, например отражающей пленкой алюмини .

Устройство работает следующим образом .

При прохождении элек трического тока через токоподводы происходит разогрев нагревател  1. Излучаемое тенло концентрируетс  в тепловом фокусе нолусферического нагревател , разогрева  верхнюю грань датчика 4 до температуры, отличной от темнературы нижней грани и определ емой величиной тока, протекающего через нагреватель . Возникающий градиент температуры приводит к по влению термо-ЭДС.

Плотность тока, протекающего через нагреватель 1, обратно пропорциональна квадрату радиуса нагревател , что приводит к выделению основного количества тепла (80%) на площади, охватываемой /3 радиуса нагревател . Благодар  та,кому распределению тепла и индуктивной передаче его к датчику температуры термопреобразовател  отсутствует погрешность, обусловленна  тепловыми эффектами Пельтье и Томсона. Применение бесконтактного теплообмена между нагревателем 1 и датчиком 4 приводит к значительному уменьшению емкости «нагреватель-датчик.

что, в свою очередь, резко расшир ет границы частотного диапазона предлагаемого термопреобразовател . Так как холодна  грань датчика находитс  в тепловом кон5 такте с радиатором 6, то показани  датчика отлнчаютс  большой стабильностью. Изменение степени разр жени  в объеме , заключенном менаду нагревателем 1 и датчиком 4 (от комнатной до

О 10 мм/рт. ст.) приводит к значительному изменению зависимости выходного сигнала предлагаемого термопреобразовател  от тока нагревател  (п 2-1-8), а использование в качестве датчика анизотропного термоjg элемента продольного типа обеспечивает высокие значени  чувствительности и коэффициента термопреобразовани  в широком интервале температуры (-40 v + 100)°С. Применение нредлагаемого термопреоб0 разовател  дает возможность расширить частотный диапазон измер емых токов больших величин (500-800 А) при меньших погрешност х измерени  п устанавливать требуемый закон термопреобразова5 ии .

Claims (2)

1. Коронюк В. И. и др. Анизатропные термоэлементы, «Фнзика и техника полунроводников , 1973, т. 7, № 4, с. 730, рис. 2а.

5

2. Черв кова В. И. Термоэлектрические приборы, ГЭИ, 1963, с. 26.

2

н ь