Устройство для измерения теплового потока Советский патент 1985 года по МПК G01K17/00 

Изобретение относится к области термометрии и может найти применение для измерения распределения удельного теплового потока в плазменной струе или в плазмохимическом реакторе.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений тепловых потоков.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из внутренней трубки 1 и наружной трубки 2, выполненных из токопроводящего материала. На конце внутренней трубки имеется утолщение длиной 8)(.Лв.,/1б- Дб/8). Так как электрическое поле четвертьволнового резонатора сосредоточено на свободном конце проводника и распределено по косинусоидальному закону, то увеличение диаметра свободного конца центрального проводника (внутренней трубки) приводит к возрастанию концентрации поля на этом конце, что и обусловливает увеличение локальной чувствительности устройства.

Внутренняя трубка удерживается коаксиально в наружной трубке при помощи диэлектрической вставки 3, имеющей каналы для пропускания охлаждающей жидкости. Другим концом внутренняя трубка образует электрический контакт с наружной трубкой, причем длина внутренней трубки от конца с кольцевым утолщением до электрического контакта 2 пД0./4, где п 1,3,5,..., Лв -длина волны в резонаторе, что обеспечивает условия резонанса.

На расстоянии fe, ( Лв/32-/{../S) от короткозамкнутого конца к внутренней трубке присоединен электрический проводник 4, изолированный от наружной трубки диэлектрической вставкой 5. Для предохранения наружной трубки от прогорания через внутреннюю трубку подается охлаждающая жидкость с малыми диэлектрическими потерями, например, этиловый спирт, которая проходит по кольцевому зазору между трубками и удаляется через патрубок 6.

Из условия максимальной добротности резонатора отнощение диаметров трубок выбирается из условия

72,

где D -диаметр наружной трубки; et -диаметр внутренней трубки; -диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей зазор между трубками.

Для измерения локальных тепловых потоков внутренняя трубка выполняется с утолщением по величине локализации температурного поля.

Устройство работает следующим образом.

Через проводник 4 от усилителя подается сверхвысокая частота. При нагревании материал наружной трубки расширяется, вследствие чего увеличивается зазор ff. При этом пропорционально изменяется емкость резонатора и частота его колебаний. Частота колебаний резонатора с высокой точностью измеряется частотомером.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, содержащее коаксиально размещенные наружную и внутреннюю трубки, зазор между которыми сообщается с охлаждаемой средой, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, внутренняя трубка выполнена с кольцевым утолщением на одном конце и электрически соединена с наружной трубкой другим концом, причем длина внутренней трубки выбрана кратной учетверенной длине кольцевого утолщения, а полость, образованная внешней и внутренней поверхностями трубок, является коаксиальным СВЧ-резонатором.