Устройство для измерения нестационарных тепловых потоков Советский патент 1976 года по МПК G01K17/08 

1

Изобретение относится к теплофизическим измерениям, .например тепловой дефектоскопии.

Известно устройство для измерения тепловых .потоков, содержащее термоэлектрическую батарею, вмонтированную во вспомогательную стенку так, что спаи термопар находятся на двух ее поверхностях.

Однако в выходном сигнале известного устройства пр«сутст1вуют как переменная составляющая сигнала, так и постоянная. В тепловой дефектоскопии необходимо измерить только переменную составляющую сигнала на фоне постоянной составляющей, что препятствует использованию высокочувствительных узкопредельных измерительных приборов и таким образом снижает точность измерения.

С целью повышения точности измерения в предложенном устройстве термоэлектрическая батарея снабжена дополнительными спаями, расположенными в материале дополнительной стенки в плоскости, параллельной поверхности стенки и находящейся от них на расстояниях, прямо пропорциональных их термическим сопротивлениям.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус 1 датчика, измерительный прибор 2, термопарную батарею 3, -вспомогательную стенку 4, горячий спай 5

термопары, холодный спай 6, дополнительные спаи 7 и 8.

На чертеже обозначено: б - расстояние от передней поверхности стенки до дополнительного спая, б - расстояние от задней поверхности стенки до дополнительного спая термопары, g - измеряемый тепловой -поток.

Рассмотрим процесс образования выходного сигнала устройства при .нестационарном тепловом потоке g, имеющем вид прямоугольного теплового импульса, длительность которого превышает тепловую постоянную времени вспомогательной стенки. В момент прихода импульса спаи термопар нагреваются и термопарная батарея 3 генерирует термоэлектродвнжущую силу пропорционально градиенту тем1пературы между горячими спаями 5 и дополнительными спаями 7, 8, которые в начальный момент являются холодными. Через некоторое время передний фронт теплового импульса достигает дополнительных спаев 7, 8, в результате чего термоэлектродвижущая сила термобатареи 3 уменьшается. Процесс уменьшения выходного сигнала усиливается

за счет того, что на участке между дополнительными спаями 7, 8 и задней поверхностью стенки 4 избыточная температура меняет овой знак. В результате вырабатывается термоэлектрадвижущая сила, компенсирующая первоначальный сигнал, обусловленный термическим сопротивлением материала стенки 4 на участке между горячими спаями 5 « дополнительными опаями 7, 8. Когда величины избыточных температур уравниваются, сигнал на выходе термопарной батареи 3 становится равным нулю. Отклик термобатареи 3 на задний фронт импульса носит тот же характер, но имеет противоположный знак и значительно- меньшую амплитуду.

Предмет изобретения

Устройство для измерения нестационарных тепловых потоков, содержащее датчик, выполценный в виде термоэлектрической батареи, вмонтированной в теплЬвоспринимающую дополнительную стенку, горячие спаи которой расположены на поверхности стенки, обращенной к источнику излучения, а холодные спаи на противоположной стороне, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, термоэлектрическая батарея снабжена дополнительными спаями, расположенными в материале дополнительной стенки, в плоскости параллельной поверхности стенки и Находящейся от них -на расстояниях, прямо гфапорциональных их термическим сопротив.лениям.