Многоэлементный термопреобразователь Советский патент 1992 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения величин переменного тока (напряжения, тока, мощности).

Известен термопреобразователь, содержащий диэлектрическую подложку, на которой размещены нагреватель и взаимодействующая с ним термопара 1.

Недостатком данного термопреобразователя является низкая чувствительность.

Известен также многоэлементный термопреобразователь, содержащий подложку, на которой расположена термоэлектрическая батарея, выполненная в виде расположенных послойно термопар, соединенных последовательно в каждом слое и изолированных слоями диэлектрика, в которых в зоне горячих спаев термопар, расположены секции нагревате- ля 2.

Недостатком известного многоэлементного термопреобразователя является невысокая чувствительность вследствие недостаточно эффективного использования

выделяющегося в нагревателе при прохождении тока Джоулева тепла.

Известно, что в устройствах, использующих пленочные термобатареи, велика роль теплообмена с окружающей средой и существенным фактором является паразитный теплоперенос по подложке. Повышение эффективности возможно путем повышения доли переноса тепла по термоэлектрическим ветвям в суммарном тепловом потоке.

Недостаток устройства-прототипа обусловлен тем, что в промежутках между ветвями термопар перенос тепла от нагревателя происходит только по подложке.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

Для этой цели в многоэлементном термопреобразователе, содержащем подложку, на которой расположена термоэлектрическая батарея, выполненная в виде расположенных послойно термопар, соединенных последовательно в каждом слое и изолированных слоями диэлектрика, в которых в зоне горячих спаев термопар распоСО

VI о о

Сл)

VI о

ложены секции нагревателя, ветви термопар каждого последующего слоя расположены над промежутками между ветвями предыдущего слоя. Достижение цели происходит вследствие увеличения доли пере- носа тепла от нагревателя по термоэлектрическим ветвям.

На фиг. 1 изображен общий вид многоэлементного термопреобразователя; на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. -1.

Термопреобразователь содержит диэлектрическую подложку 1, на которой расположены нагреватель 2, термоэлектрическая батарея из расположенных послойно термопар с ветвями 3 и 4 разноименной проводи- мости, соединенных последовательно в каждом слое и изолированных слоями диэлектрика, контактные площадки 5 нагревателя и 6 термоэлектрической батареи. Секции нагревателя 2 расположены в слоях диэлектрика в зоне горячих спаев термопар. В термоэлектрической батарее ветки 3 и 4 каждого последующего слоя расположены над промежутками предыдущего слоя.

Термопреобразователь работает следу- ющим образом.

При прохожлении тока через нагреватель 2 в нем выделяется Джоулево тепло, которое разогревает горячие спаи термопар, образованных ветвями 3 и 4. Вследст- вие того, что ветви 3 и 4 термопар каждого последующего слоя расположены над промежутками между ветвями предыдущего слоя, для разогрева горячих спаев термопар используется тепло, выделяемое нагревате- лем 2 по всей длине расположения термоэлектрической батареи. Это повышает

эффективность использования выделяемого в нагревателе 2 Джоулева тепла, способствует повышению температуры перегрева горячих спаев термопар и тем самым увеличивает чувствительность термопреобразователя.

За счет разности температур вдоль термопар создается термоЭДС, являющаяся мерой действующего значения тока через нагреватель.

Устройство выполнено на подложке из слюды с использованием методов термовакуумного испарения и высокочастотного распыления. Нагреватель термопреобразователя выполнен из нихрома. Термоэлектрическая батарея содержит 40 термопар с ветвями сурьма-висмут, расположенных в два слоя по 20 последовательно соединенных термопар в каждом слое и разделенных слоем политетрафторэтилена.

В таблице приведены сравнительные данные, характеризующие конкретный термопреобразователь и устройство-прототип.

Формула изобретения

Многоэлементный термопреобразователь, содержащий подложку, на которой расположена термоэлектрическая батарея, выполненная в виде расположенных послойно термопар, соединенных последовательно в каждом слое и изолированных слоями диэлектрика, в которых, в зоне горячих спаев термопар, расположены секции нагревателя, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, ветви термопар каждого последующего слоя расположены над промежутками между ветвями термопар предыдущего слоя.

Использование: электроизмерительная техника, измерение величины переменного электрического тока. Сущность изобретения: многоэлементный термопреобразователь содержит диэлектрическую подложку, нагреватель и термобатарею, выполненную в виде термопар, расположенных послойно, соединенных последовательно в каждом слое и изолированных слоями диэлектрика. Ветви термопар каждого последующего слоя расположены над промежутками между ветвями термопар последующего слоя. 2 ил.

4 А-А

ШШШШШ

/ /, / / /, /, / / / / , & / # / / / /,

J

Фиг. г