Датчик теплового потока Советский патент 1990 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения нестационарных тепловых потоков.. ,

V.

Цель изобретения - повышение точности измерения в локальных зонах объектов.

Содержание железа в сплаве А1 - Fe менее 3 м.ас.% не позволяет получить структуру с квазикристаллическими включениями в количестве, необходимом для возникнове ния стабильной термоЭДС. Содержание железа более 14 мас.% приводит к р.езкому снижению термоэлектрической стабильности батареи из-за уменьшения термической стабильности сплава в связи с тем, что часть железа в нем сегрегирует на границах зерен.

Исходный сплав для термобатареи датчика выплавляют в индукционной печи в атмосфере аргона.. Выплавленный сплав

закаливают из расплава на медном диске, вращающемся со скоростью 20,5-50,3 м/с. Из полученной таким образом квазикристаллической заготовки навивают спираль. Участки спирали подвергают нагреву до температуры 450°С для образования кристаллической структуры, получая в результате чередующиеся участки с кристаллической структурой и участки, содержащие квазикристаллические, икосаэдрические включения (КИВ).

Содержание КИВ менее 10об.% не приводит к возникновению стабильной термоЭДС в батарее. Количество включений контролируется рентгеновским методом.

Наличие в участках электродов термопар, из которых состоит термоэлектрическая батарея, КИВ приводит к повышению термоэлектрической и временной стабильности из-за аномально высокой термической стабильности сплава.

При измерении теплового потока термобатарея датчика, электроды которой образованы из одного материала (металлического сплава), но находящегося в различных структурных состояниях, генерирует термоЭДС, пропорциональную градиенту температур между горячим и холодным спаями термопар, составляющих термобатарею. ТермоЭДС регистрируется измерительным прибором.

Количество измерительных элементов на единицу длины в датчиках, образованных электродами из однородного по составу материла, находящихся в различном структурном состоянии, определяется величиной зерна в сплаве. Микроструктурное исследование позволило установить, что величина зерна в сплаве для данного датчика составляет 0,01-0,5 мкм, в связи с чем датчик обладает высокой чувствительностью за счет возможности увеличения количества термопар на единицу длины. Снижение величины зерна в А1 - Fe сплаве позволяет значитель0

5

0

но сократить размеры датчика, благодаря чему он может быть использован для измерения в локальных зонах различных объектов в интервале температур 20-540°С.

Формула изобретения Датчик теплового потока, содержащий термоэлектрическую батарею из однород- о ного по составу металлического сплава, электроды которой образованы участками, находящимися в различном структурном состоянии, при этом структура одних участков кристаллическая, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в локальных зонах объектов, в нем термоэлектрическая батарея выполнена из сплава А1 - Fe при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Fe3-14

А1Остальное

а в структуре вторых участков электродов образованы квазикристаллические включения в количестве более 10 об,%.

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения в локальных зонах. Электроды термоэлектрической батареи выполнены из одного сплава, при следующем соотношении компонентов: железо 3-14, мас.%, алюминий - остальное, но имеют различную структуру - кристаллическую и с квазикристаллическими, икосаэдрическими включениями (КИВ) в количестве более 10 об.%. Снижение величины зерна в AL-FE сплаве позволяет значительно сократить размеры датчика. Наличие в электродах термопар, образующих термоэлектрическую батарею, КИВ приводит к повышению термоэлектрической и временной стабильности.