Термопреобразователь для измерения среднеобъемной температуры материала Советский патент 1983 года по МПК G01K7/02 G01K3/02 

X

V

ffZ, 1 1 Изобретение относится к температурным измерениям, а точнее к термопреобразователям для измерения среднеобъемной температуры, и может быть использовано для иеразрушающего конт роля среднеобъемной температуры материала, нагреваемого с поверхности осесинметричной тепловой волной,и определения физических величин, взаимосвязанных со средней температурой законами теплопередачи. Известен термопреобразователь для измерения среднеобъемной температуры материала, содержащий группу термо™ электрических преобразователей, внед ряемых внутрь материала 1. Недостаток термопреобразователя необходимость внедрения термоэлектри ческих преобразователей в материал, что в ряде случаев является невозмож ным. Наиболее близким к предлапаемому по технической сущности является тер мопреобразователь для измерения сред необъемной температуры материала, на греваемого с поверхности осесимметричной тепловой волной, содержащий теплоизолирующую подложку треугольной формы с чувствительным элементом, выполненным в виде термозависимого однородного проводника, равномерно загюлняющего теплоизолирующую подложку .-3Недостаток такого термопреобразователя - создание повышенного оттока тепла от материала вблизи вершины треугольника. Здесь проводник нагревается более всего, отбирая тепло от сравнительно малой площади материала. Повышенный отток тепла в этом месте приводит к искажению температур ного поля в материале и появлению сис тематической ошибки Кроме того, при измерении температуры материала с неровной поверхностью возникает ошибка измерения вследствие нарушения теплового контакта между плоской -поверхностью термопреобразователя и материалом„Целью изобретения является повышение точности измерения, Поставленная цель достигается тем что в термопреобразователе для измере ния среднеобъемной температуры материала, нагреваемого с поверхности осе симметричной тепловой волной, содержа щем теплоизолирующую подложку с чувст вительным элементом, чувствительный элемент выполнен в виде батареи термоэлектрических преобразователей, ра17бочие спаи которых закреплены на подложке в одинаковых примыкаюи1их одна к другой полосообразных областях подложки, при этом в каждой полосе спаи распределены равномерно по ее плои{ади, а их число И| определяется соотношением ) где число спаев в первой полосе. На фиг. 1 изображен предлагаемый термопреобразователь, вид со стороны термоэлектрических преобразователей; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Термопреобразователь имеет теплоизолирующую подложку 1 , на. которой выделены одинаковые полосы с условными границами между ними (границы показаны пунктирной линией). Размер датчика Ь ( ширина ). соответствует глубине зоны контроля температуры, а длина V - длине этой зоны. Первый порядковый номер присвоен полосе 2. Равномерно по площади каждой полосы закреплены рабочие спаи термоэлектрических преобразователей 3, провода от которых собраны в жгут k и подведены к термостатированным холодным спаям. Все термоэлектрические преобразователи соединены .в батарею последовательно. Для измерения среднеобъемной температуры материала термопреобразователь рабочими спаями накладывают на поверхность испытуемого материала краем первой полосы вдоль оси нагревателя, включают на короткое время нагреватель и измеряют термо-ЭДС батареи. При выполнении условия У1.. )i(2K-1 количество спаев VI | расположенных в каждой полосе, пропорционально величине2.МГ,;йГ(А. где - расстояние от края первой полосы до центра полосы; ширина полосы; VJ - общее количество рабочих спаев. Поэтому суммарный сигнал, снимаемый со всех термоэлектрических преобразователей, равен величине f 1 vn -j .CN )n.n C- чувствительного каждого термоэлектрического преобразователя; (l)-значение температуры в центре К-й полосы; Ш - общее количество полос в термоп реобразователе.

Эта величина, с .некоторой погрешностью, равна среднеобъемной температуре материала нагреваемого осесимметричной тепловой волной, причем величина этой погрешности тем меньше, чем больше количество элементарных полос содержит термопреобразователь. При числе полос ут 7/1 0. погрешность измерения не превышает 1%.

Выполнение чувствительного элемента термопреобразователя для измерения среднеобъемной температуры в виде батареи термоэлектрических преобразователей, рабочие спаи которой распределены по определенному закону позволяет повысить точность измерения среднеобъемной температуры материала, нагреваемого осесимметричной тепловой волной, и обеспечить более точное определение характеристик исследуемого материала.

ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕОРЬЕМНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ МАТЕРИАЛА, нагреваемого с поверхности осесимметричной тепловой волной, содержащий теплоизолирующую подложку с чувствительным элементом, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, чувствительный элемент выполнен в виде батареи термоэлектрических преобразователей, рабочие спаи которых закреплены на подложку в одинаковых примыкающих одна к другой полосообразных областях подложки, при этом в каждойХ-и полосе спаи распределены равномерно по ее площади, а их число И( определяется соотношением Ик- 1Д2К-1), где И - число спаев в первой полосе.