Е П Т Б Советский патент 1973 года по МПК G01K17/08 

1

Изобретение относится к области тепловых измерений и может найти применение в метеорологии, геофизике, строительной теплофизике при измерении тепловых потоков, изменяющихся во времени.

Р1звестны датчики теплового потока, содержащие теплоприемную пластину и термобатарею, одноименные спаи которой расположены на двух тепловоспринимающих поверхностях пластины.

Инерционность известных датчиков определяется теплофизическими параметрами материала ветвей термопар, а также длиной ветвей, то есть толщиной датчика. При выбранном материале термопар уменьшение инерционности датчика теплового потока достигается за счет уменьшения его толщины. Однако уменьщение толщины тепломера не может быть беспредельным. Оно ограничивается как технологическими трудностями, так и снижением термоэлектрической добротности термопар за счет возрастания доли контактных сопротивлений. Кроме того, в случаях, когда необходимо по каким-либо соображениям выполнять тепловоспринимающие поверхности в виде массивных металлических пластин (например, для выравнивания температуры по всей поверхности тепломера), уменьшение толщины тепломера, начиная с некоторого

размера, не дает заметного снижения инерционности.

С целью уменьшения инерционности датчик снабжен двумя корректирующими термобатареями, включенными последовательно с основной термобатареей и установленными так, что каждая из тепловоспринимающих поверхностей датчика находится в тепловом контакте с одной из корректирующих термобатарей

и теплоизолирована от другой.

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 графически изображен принцип действия датчика при скачкообразном изменении теплового потока.

Датчик содержит основную измерительную термобатарею 1, корректирующие термобатареи 2, 3, теплоизоляцию 4, тепловоспринимающие поверхности 5, 6 из теплопроводного материала.

Вследствие теплоизоляции спаев корректирующей термобатареи непосредственно не воспринимающих тепловой поток, она не реагирует на воздействие стационарного теплового потока, при котором температура по всей

толщине корректирующей термобатареи одинакова и ее термо-э. д. с. равна нулю.

При изменении величины теплового потока температура по толщине корректирующей термобатареи уже не будет одинаковой и на

электрических выводах возникает электрический сигнал, обусловленный наличием термоэ. д. с.

Таким образом, корректирующая термобатарея дает сигнал только при изменении тепловогбнотока. Если этот сигнал сложить с сигналом основной измерительной термобатареи, то суммарный сигнал датчика будет воспроизводить характер изменения теплового потока с гораздо меньшей инерционностью, чем сигнал от основной измерительной термобатареи.

Принцип действия предлагаемого датчика в целом на примере скачкообразного изменения теплового потока иллюстрируется на фиг. 2, где кривая 7 соответствует изменению во времени сигнала основной термобатареи, кривая 8 - сигнала корректирующей термобатареи и кривая 9 - суммарного сигнала датчика.

При скачкообразном изменении теплового потока электрический сигнал основной термобатареи изменяется по экспоненциальному закону до стационарного значения, соответствующего величине теплового потока. Одновременно с этим сигнал корректирующей термобатареи, находящейся в тепловом контакте с данной тепловоспринимающей поверхностью, сначала возрастает, достигает максимального значения и затем убывает до нуля. Вторая корректирующая термобатарея при этом не дает сигнала, так как не испытывает воздействия теплового потока. Поскольку основная и корректирующие термобатареи соединены в последовательную электрическую цепь, то сигнал датчика будет представлять собой сумму сигналов основной и корректирующей термобатарей. Изменение во времени суммарного сигнала датчика имеет постоянную времени гораздо меньщую, чем сигнал основной измерительной термобатареи.

В случае воздействия теплового потока одновременно на обе тепловоспринимающие поверхности суммарный сигнал датчика будет состоять из сигнала основной термобатареи и сигналов от обеих корректирующих термобатарей.

Предмет изобретения

Датчик теплового потока, содержащий теплоприемную пластину и термобатарею, одноименные спаи которой расположены на двух тепловоспринимающих поверхностях пластины, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности датчика, он снабжен двумя корректирующими термобатареями,

включенными последовательно с основной термобатареей и установленными так, что каждая из тепловоспринимающих поверхностей датчика находится в тепловом контакте с одной из корректирующих термобатарей и теплоизолирована от другой.

-Т