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

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием датчика по авт.св № 678345. Цель изобретения повышение точности путем снижения тенэочувствительности. На чертеже представлен датчик теплового потока, общий вид. Датчик теплового потока содержит корпус 1, чувствительней элемент 2 с электродами 3 и 4, тепл:овой резервуар 5, гайку-диафрагму 6 с линзой 7 и термопару 8. 1 имеет цилиндрическую форму с отверстиями по оси с внутренней расточкой в верхней части и с пазами расположенными в нижней части на боковой поверхности цилиндра, выполняющими функцию радиатора. Чувствительный элемент 2 изготовлен из кремния в форме диска, при этом для снижения чувствительности диска к деформациям возникающим при разогреве, путем уве личения прочности, создания изотермичности по толщине диска и уменьшения его удельного сопротивления в диске 2 выполнена полость в биде кру гового конуса с вершиной на тепловос принимающей поверхности, основание которого равно диаметру диска, В вершине конуса диска 2 образовано от верстие, в котором закре:плен элект роц 3, а по окружности торца диска 2 нанесен электрод 4, оба электрода выполнены из платины,. Кремниевый диск 2 с электродами 3 и 4 представляет собой дифференциальную термопару с различной тепловой инерцией спаев. Диск 2 и электрод 3 образуют высокочувствительный горячий спай, а диск 2и электрод 4 массивный с большой инерцией холодньй спай. Градиент температуры в диске определяет величину падающего на горячий спай теплового потока. Чувствительньй элемент 2 с электродами 3 и 4 закреплен на медном массивном тепловом резервуаре 5, которы размещен концентрично в расточке кор пуса 1. Резервуар 5 используется в качестве теплостока и теплового демп фера холодного спая чувствительног элемента 2, который уменьшает влияни колебаний температуры окружающей сре ды на дрейф нуля и снижает нестабиль ность термоЭДС, Тепловой резервуар 5 закреплен в корпусе 1 гайкой-диафраг мой 65 в которой имеется линза 7, фокусирующая тепловую энергию на горячий спай. Из корпуса выводятся соединительные провода, после чего для герметизации заливается компаунд leрез отверстие в нижней части корпуса 1 , Датчик теплового потока работает следующим образом,. При отсутствии падающего теплового ;потока оба спая дифференциальной термопары 2-3 и 2-4 имеют одинаковую температуру, в результате на выходе термоЭДС равна нулю. При воздействии теплового потока на тепловоспринимающем диске 2 появляется радиальный температурный перепад, который измеряется термопарой с различной тепловой инерцией спаев. Выполнение диска с конической полостью приводит к снижению его тензочувствительности, так как увеличение толщины диска от центра к периферии по1зьш ает его прочность и уменьшает его в тутреннее сопротивление, а создание изотермичности по диска сни5кает его тензочувствительность и тем самым позволяет повысить точность измерения. Изготавливают образец датчика теплового потока с корпусом цилиндрической формы диаметром 12 мм и высотой 15 мм из нержавеющей стали. Чувствительный элемент 2 изготовлен из, кремния в форме диска диаметром 7 мм и толщиной по окружности 1,3 мм, В кремниевом диске выполнена полость в виде кругового конуса в 22 , ось которого совпадает с осью диска, при этом диаметр конуса равен диаметру диска, т.е. 7 мм, а высота конуса равна толщине диска, В центре диска 2в вершине конуса выполнено отверстие диаметром 0,013 мм, в которое заведен со стороны полости проводникэлектрод диаметром 0,01 мм и закреплен в нем заподлицо с воспринимающей поверхностью, а по окружности нанесен кольцевой электрод 4, Электроды 3и4 выполнены из платины и закреплены на кремниевом диске 2 при помощи платинирующей пасты. Закрепленные пастой электроды при кратковременном отжиге в печи хорошо соединяются с кремниевым диском. При такой заделке электрода уменьшается термическое сопротивление рабочего спая. По центру диска 2, где закреплен электрод 3 со стороны, воспринимаю312786284

щей лучистый поток, нанесена пленкакает инфракрасное излучение на центр

из платиновой черни диаметром 0,5мм,кремниевого диска 2. а поверх нее нанесен слой камфорной

сажи, Bfo покрытие обеспечивает эф-Формула изобретения фективное поглощение не менее 95% па-5

дающего потока. Тепловой резервуар 5 Датчик теплового потока по авт,

выполнен из меди диаметром 8 мм и вы-лв, № 678345, отличающийсотой 11 мм, при этом внутри неговы-с я тем, что, с целью повьппения точполнено отверстие, через которое про-кости измерения путем уменьшения тенходят электроды 3 и 4 и закреплена tOзочувствйтельности, в кремниевом дистермопара 8, Служащая для коррекциике выполнена полость кругового конутемпературы холодного спая. Линза 7са с вершиной на тепловосприниманяцей

изготовлена из флюорита диаметромповерхности, при этом основание ко6 мм о Материал линзы хорошо пропус-нуса равно диаметру диска.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения путем уменьшения тензочувствительности. Для этого в кремниевом диске 2 чувствительного элемента выполнена полость в виде кругового конуса с вершиной на теп- ловоспринимающей поверхности, основание которого равно диаметру диска. При воздействии теплового потока термопарой 8 с различной тепловой инерцией спаев измеряют радиальный температурный перепад на диске 2. Резервуар 5 уменьшает влияние колебаний температуры окружа.нядей среды на дрейф нуля. С помощью линзы 7 тепловая энергия фокусируется на горячий спай термопары. 1 ил. (Л го