УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ Советский патент 1971 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для измерения лучистых тепловых потоков в диапазоне (7 3000-150000 8т/ж2 при воспроизведении аэродинамического нагрева с помощью инфракрасного метода.

Известно устройство для измерения тепловых потоков, воспринимающим элементом которого является мембрана из константана, заделанная по окружности в медную обойму, а чувствительным элементом - дифференциальная медь-константановая термопара. Горячий спай термопары образуется в центре константановой мембраны приваркой к ней медного термоэлектрода, а разнесенным холодным спаем служит стык между константановой мембраной и медной обоймой.

Описанное устройство обладает низкой чувствительностью, что вынуждает с целью повыщения сигнала собирать термобатарею из семи последовательно соединенных дифференциальных термопар, что приводит к увеличению габаритов. Наличие в конструкции устройства теплообменника с водяным охлаждением увеличивает погрешность измерения тепловых потоков за счет колебания температуры до 2-7% и существенно ограничивает его перемещение при исследованиях малогабаритных излучателей. Отсутствие в известном устройстве концентратора лучистой энергии приводит к тому, что измеряемый тепловой поток воспринимается как горячими, так и холодными спаями медь-константановой термопары, снижая чувствительность и стабильность характеристик на 2-4%.

Целью изобретения является создание измерительного устройства более высокой чувствительности, меньщих габаритов и больших возможностей применения при рещении различных экспериментальных задач (например, возможности осуществления маневра по отнощению к испытуемому объекту).

Для этого предлагается устройство для измерения тепловых потоков, содержащее медный корпус со встроенным в него диском с присоединенным к его центру медным электродом, в котором диск выполнен из кремния.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус 1 со встроенным в него чувствительным элементом 2. Концентратор лучистой энергии 5 устанавливается в термостате 4, который выполняет роль коммутационной пластины полупроводникового микрохолодильника 5. Электроды б и датчик температуры 7 выводятся через теплоотводящие пластины 8 к измерительным приборам. Контакты 9 для подключени г питания к микрохолодильнику.

Чувствительный элемент представляет собой диск из кремния диаметром 6 мм и толщиной 0,05 мм. К центру диска, предварительно смоченному водным раствором CuSO4, припаивается индиевым припоем медный электрод 6. По кромке диск припаян к медному корпусу. Электрическая изоляция корпуса от термостата осуществляется пленкой окиси алюминия А120з толщиной- 2 мк,

Система медный термоэлектрод - кремниевый диск - медный корпус - является дифференциальной термопарой, чувствительность которой в 11 раз выше чувствительности известной медь-константановой термонары.

Температура термостата и находящегося с ним в хорощем тепловом контакте корпуса поддерживается постоянной и равна, например, 0°С.

Надежная термостабилизация является гарантией стабильности характеристик измерительного устройства.

Предмет изобретения

Устройство для измерения тепловых потоков, содержащее медный корпус со встроенным в него диском с присоединенным к его центру медным электродом, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности, в нем диск выполнен из кремния.