Датчик теплового потока Советский патент 1986 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к тепломет рии и может быть использовано в раз личных отраслях народного хозяйства для измерения нестационарных тепловых потоков. Известен датчик теплового потока содержащий теплоприемную пластину и термобатарею, одноименные спаи которой расположены на двух воспри нимающих поверхностях пластины. Недостатком известного датчика является низкая точность измерения в условиях меняющихся тепловых пото ков из-за выполнения спаев термобатареи из различных материалов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлага емому является датчик теп лового потока, содержащий вмонтированную в тепловоспринимающую стенку и выполненную из сплава Fe-N термоэлектрическую батарею, электроды которой образованы участками, находящимися в аустенитном и мартенситном состояниях. Недостатком указанного датчика является то, что он работает в относительно узком температурном интервале, нижняя граница которого оп ределяется температурой начала прям го (М|,) мартенситного превращения (аустенитный участок термоэлектроба тареи начинает переходить в мартенсит) , а верхняя граница определяетс началом обратного (Ац) мартенситног превращения (мартенсит начинает перестраиваться в аустенит). Кроме того, данный датчик характеризуется относительно низкими прочностными характеристиками. Целью изобретения является расширение диапазона измерений при одновременном повышении прочностных характеристик датчика. Поставленная цель достигается те что в датчике теплового потока, содержащем вмонтированною в тепловоспринимающую стенку и выполненную из сплава Fe-Ni термоэлектрическую ба тарею, электроды которой образованы участками, находящимися в аустенитном и мартенситном состояниях, в материал его батареи дополнительно введен молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: Никель 21-24 Молибден 4-9 Железо Остальное 76 Такой состав сплава обусловлен следующим. Для TorOs чтобы стабильная аустенитная структура была получена при достаточно низкой темпе.ратуре, необходимо, чтобы суммарное содержание добавок в железе было не менее 25 мас„% и не превышало 33 мас.%. Тогда термоэлектробатарея, изготовленная из указанного сплава, будет иметь характеристику, близкую к линейной (отклонение от линейности не превышает 3%), Введение в сплав добавок молибдена расщиряет диапазон рабочих температур датчика за счет повьш1ения температуры обратного мартенситного превращения. Например,для сплава железо 24 мас.%, никеля 4 мас.% характеристические точки молибдена Мц -74°С, А„ 43бс, для сплава железо 2 мас.%, никеля 9 мас.% молибдена М„ -76°С, А 483°С. Для сравнения у известного сплава железо 31 мас.%, никеля М -70°С, А„ 330с. При меньщем содержании молибдена (менее 4 мас.%) понижения точки М,, и повьшхения А ц не наблюдается, при содержании молибдена более 9 мас,% происходит стабилизация превращения (превращение не идет) Кроме того, твердость сплава железо-никель, находящегося в состоянии гамма-фазы, не превыщает 80-90 Ну (твердость по Виккерсу) . Легирование молибденом (твердый раствор замещения) повышает прочностные характеристики сплава железо-никель от 15 (при 4 мас.% Мо) до 25% (при.9 мас.% Мо) твердости сплава. При этом пластичность сплава практически не снижается, что позволяет изготавливать из него тонкую ( до 50 мкн) проволоку для датчиков теплового потока. Сплав обрабатывают для получения мартенситной структуры. Путем навивки спирали изготавливают термоэлектробатарею датчика, участки которой подвергают нагреву для образования аустенитной структуры (обратное мартенситное превращение).Образованные таким образом электроды термоэлектробатареи изготовлены из одного материала, находящегося в различных структурных состояниях. В момент прихода теплового импульса термоэлектробатарея генерирует термо-ЭДС, пропорциональную градиенту температуры между горячими и хо3I267I764

лодными спаями термопар, которую ре- мерений на 60-65% по сравнению с изгистрируют измерительным прибором. вестным датчиком из сплава железоПредлагаемый датчик теплового по- никель при одновременном повышении тока надежен в работе и позволяет на 15-25% его прочностных характернрасширить температурный диапазон из- 5 стик.

ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, содержащий вмонтированную в тепловоспринимающую стенку и выполненную из сплава Fe-Ni термоэлектрическую батарею, электроды которой образованы участками, находящимися в аустенитном и мартенситном состояниях, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений при одновременном повьшении прочностных характеристик датчика, в материал его батареи дополнительно введен молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: Никель 21-24 Молибден 4-9 Железо Остальное (Л с