Пиргелиометр Советский патент 1983 года по МПК G01N1/12 

/

00

о

СХ) i;0

Фиг.1 Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии может быть использовано для измере ния радиационных потоков. Известны пиргелиометры, содержа щие приемную поверхность и термобатарею-холодильник, служаи1ую одно ременно индикатором уровня мого радиационного потока C lОднако наличие в устройстве тер мобатареи-холодильника вносит дополнительное низкое термическое соп ротивление, по которому происходит сток тепла с приемной поверхности. Чувствительность этого устро ства лежит в тех же пределах, что и без холодильников. Наиболее близким,к предлагаемому по технической сущности и достиг емому результату является пиргелиометр, содержащий приемную поверхнос термобатарею-индикатор и термобатарею-холодильник t21. Недостатком известного пиргелиометра является низкая чувстбительность из-за того, что термобатарея холодильник обладает низким термич КИМ сопротивлением, которое определ ется материалом, площадью попёреч ного сечения и длиной ветвей холоди ника. Площадь поперечного сечения в вей соизмерима с площадью приемной поверхности, длина ветвей, из соображений большей холодопроизводитель ности, не может быть выбрана большей. Кроме того ветви батареи-холодильника при протекании по ним тока нагреваются и нагревают окружающий их воздух, который поднима ется к приемной поверхности и вносит случайную погрешность в измерения. Известное yctpoйcтвo имеет большую постоянную времени, так как она в основном определяете массой и теплоемкостью термобатареи холодильника. Цель изобретения - повышение чув ствительности за счет изоляциихолодных спаев термобатареи холодильника от приемной поверхности. Для достижения поставленной цели пиргелиометр, содержащий приемную поверхность, термобатарею-индикатор и термобатарею-холодильник, снабжен теплопроводящей пластиной, установленной на холодные спаи тер мобатареи-холодильника, и теплоизоляционным кольцом, ояватывающим боковую поверхность теплопроводящей пластины, расположенной параллельно и на заданном расстоянии от приемной поверхности. На фиг. 1 изображен пиргелиометр, общий вид; на фиг, 2 - приемная поверхность; на фиг, 3 - схема измерения. Пиргелиометр имеет корпус 1, в котором закреплен теплоприемник 2j термобатарею-холодильник 3, на холодные спаи которой установлена теплопроводящая пластина Ц, по периметру которой закреплено теплоизоляционное кольцо 5. Параллельно и на расстоянии от теплопроводящей пластины А через прокладку 6 установлена приемная поверхность 7, которая состоит из подложки 8 и размещенных на ней термобатареи-индикатора 9, нагревателя 10 и поглощающего пок-.. рытия 11. С помощью потенциометра 12 регули|эуется ток в цепи нагревателя 10 от источника 13. Ток в цепи нагревателя 10 и падение напряжения на нем измеряются приборами IJ к 15. Прибор 16 контролирует ток термобатареи-холодильника 3, регулируемый потенциометром 17. Питание термобатареи-холодильниКа 3 осуществляется от источника тока 18. ТермоЭДС термобатареи-индикатора 9 измеряется прибором 19. Переключатель 20 используется для подсоединения цепи нагревателя 10 к источнику 13. Процесс измерения происходит в две стадии. На первой стадии поток радиации, попадая на приемную поверхность 7, поглощается покрытием 11 и нагревает приемную поверхность 7, Ток в термобатарее-холодильнике 3 подбирается с помощью потенциометра 17 таким, чтобы те;рмо-ЭДС термобатареи-индикатора 9 стала равной нулю, что контролируется по прибору 19. При выполнении этого условия температура приемной поверхности 7 становится равной температуре окружающей среды. На второй стадии, сохраняя неизменным ток в термобатарее- холодильнике 3, экранируется любым известнь м способом приемная поверхность 7 от toKa излучения и пропускается ток через нагреватель Ю.Ток.подогрева подбирается таким, чтобы термо-ЭДС термобатареи индика- тора 9 свелась к нулю. При этом считается, что поглощенная мощность радиационного потока и выделившаяся мощность Джоулева тепла от проте3 rot

кающего по нагревателю 10 электриче-j СКОРО тока равны. По мощности электрического тока, которая рассчитывается по падению напряжения и току протекающему по нагревателю 10, судят о величине радиационного потока.

.Установки на хсщодныв спаи термобатареИ-холодильнйка 3 теплопроводяЦ, пластины k позволяют изолировать tSenactb ветвей холодильника 3 вместе .с хоподныкм спаями от приемной поаерхнЫ ти 7 что исключает возможH;Q6tbi,: проникновения нагретого воздух& от ветвей холодильника 3 к при-у емной поверхности ; выравнять температуру холодных спаев по площади

:термобатареи-холодильника 3 за счет того, что материал пластины выбираetcя с высоким коэффициентом теплопроводности; повысить теплоемкость холодных спаев, что необходимо для устранения влияния смены стадий изме рения на температуру холодных спаев от которой прямо пропорционально холрдопроизродительность холодильника. Теплоизоляционное кольцо 5 позволяет полностью изолировать пространство между приемной поверхностью 7 и холодильником 3 и

.поэтому полностью устранить влия- . ние ветвей холодильника 3 на прйемную поверхность 7. Расположение теплопроводящей пластины и teплoиэояяционного кольца 5 на расстоянии 6т приемной поверхности 7 позволяет резко повысить термическое

4

сопротивление между приемной, поверх-j ностью и теПлопроводящей пластиной и, следовательно, резко поднять чувствительность пиргелиометра. Кроме этого, уменьшается постоянная времени приемной поверхности 7, так как из-за воздушного зазора теплоемкость теплопроводящей пластины и находящегося под ней .холодильника

3 уже не входя,т в общую теплоемкость приемной поверхности. Установка теплопроводящей пластины параллельно приемной поверхности позволяет выравнить удельное термическое сопротивление на пути стока тепла на холодиль ник по всей площади приемной поверхности. Так как теплопроводящая пластина и теплоизоляционное Кольцо устанавливаются на расстоянии от приемной поверхности, возникает возможHoctb регулировки чувствительности пиргелиометра за счет изменения толщины прокладки 6, как при сборке пиргелиометра, так и в процессе .его

эксплуатации. Это возможно потому, что чувствительность устройства зависит от термического сопротивления на пути стока тепла с приемной поверхнобтй, а термическое сопротиаление зависит от величины воздушного зазора между приемной поверхностью и теплопроводящей пластиной. «.

I . .Технико-экономическая зффективность изобретения заключается в повышении чувствительности, точности и быстродействия пиргелиометра.

ПИРГЕЛИОМЕТР, содержащий приемную поверхность, термобатареюиндикатор и термобатарею-холодильник, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности- за счет изоляции холодных спаев термобатареи-холодильника от приёмной поверхности он- снабжен теплопроводящей пластиной, установленной на холодные спаи термобатареи - холодильника, и теплоизоляционным кольцом, охватывающим боковую поверхность теплопроводящей пластины, расположенной параллельно и на заданном расстоянии от приемной поверхности .