Устройство для измерения теплового излучения Советский патент 1979 года по МПК G01K7/13 G01K17/00 

Изобретение касается тепловых измерений и может найти применение при исследовании процессов теплообмена в энергетике и различных тепловых машинах. Известны батарейные датчики, которые используются в качестве чувствительных элементов и представляют собой термобатарею, собранную из последовательно соединенных термопар, рабочие концы которых монтируются на зачерненной пластине из фольги. Величина термо-ЭДС, развиваемая термобатареей, пропорциональна лучистому потоку и зависит от равновесной температуры тепловоспринимакхцей пластины из фольги и разности температур рабочих (горячих) и холодных концов ее тер мопар IL Недостатком этого батарейного датчика является нестабильность температур холодных концов термобатареи, что влияет на точность измерений. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является радиационный компенсированный термоэлемент. содержащий корпус, прикрепленные к корпусу приемную и компенсирующую пластины, имеющие покрытия с лицевой к падающему потоку стороны с различной степенью поглощения каждое, термобатарею и измерительный прибор 2. Недостатком этого термоэлемента являются. вывод холодных концов термобатареи на лицевую сторону пластин, что способствует непосредственному нагреву их от падающего лучистого потока и создает дополнительный нагрев компенсирующей пластины, крепление горячих концов к лицевой поверхности приемной пластины, что затрудняет свободный доступ теплового потока к ней, а также нагрев корпуса от теплового потока, излучаемого с обратной стороны приемной пластины. Перечисленные недостатки сужают диапазон измерений и их точность.. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений. 36 Это достигается тем, что в корпусе устройства для измерения теплТЬвого излу чения вьшолнено сквозное отверстие, в котором установлены приемная и компенсирукацая пластины, с обратной стороны которых нанесены дополнительные покрытия с поглотительной способностью обрат ной поглотительной способности покрытий нанесенных на лицевой стороне пластин. лри этом термобатарея прикреплена к йла тянам со стороны дополнительных покры.Такое выполнение устройства позволяет увеличить перепад температур между тепловоспринвмающёй и ксллпенсирующей пластинами, увеличить термо-ЭДС, снима емую с термобатареи и тем самым повысить точность измерений. Нанесение дополнительных покрытий снижает теплоёмкость корпуса, его влияние на показания прибора и расширяет диапазон измерений. Это получается вследствие того, что обратная сторона приемной зачерненной пластины выполнены бластящей с малой степенью черноты, что уменьшает тепловой поток, излучаемый с этой поверхности. /.EiG-T/,; СХ - плотность теплового потока, излучаемого с обратной стороны приемной пластины; EJ - степень черноты обратной стороны приемной пластины; (У - постоянная Больцмана; Т, - равновесная температура прием ной пластины. Так как тепловой поток, излучаемый с обратной стороны приемной пластины снижается, равновесная температура ее повь1шается. В время обратнай сторс«а компенсирующей пластины, отражающей тепловой поток, выполнена зачерненной для увеличения теплового потока, излучаемого с этой поверхности. Этот теплс«ой поток равен Я а-ег Т., где с - плотность теплового потока, из лучаемого с обратной стороны компенсирующей пластины; f - степень черноты обратной стороны компенсирующей пластины Т - равновесная температура компенсирзгющей пластины. Равновесная температура компенсирую щей пластины соответственно снижается, так как термо-ЭДС, термобатареи пропорциональна перепаду температур горячих и 60 холодных концов термобатареи, которые равны равновесным температурам плас- ген, т.е. пропорциональны перепаду равновесных температур приемной и компенсирующей пластин. Так как этот перепад увеличивается, соответственно увеличивает и сигнал термобатареи, что повышает точность измерений. На фиг. 1 Ежематнчески изображено устройство для измерения теплового иалучения; на фиг. 2 - то же, вид сбоку} на фиг. 3 - поглотительные пластины. Устройство для измерения теплового излучения содержит 1, выполненный со сквозным отверстием, в котором pacni/ложены две поглотительные пластины, приемная 2 и компенсирующая 3, с покрытиями с лицевой и обратной стороны. Лицевая сторона пластины 2 имеет покрытие с высокой отражательной способностью, а обратная - с высокой поглотительной способностью. Пластина 3 имеет на лицевой стороне покрытие с высокой поглотительной способностью, а с обратной - покрытие с высокой отражательной способностью. В корпусе 1 пластины 2 и 3 расположены рядом и симметрично оси сквозного отверстия, к обратным сторонам пластин 2 и 3 прикреплена термобатарея из последовательно соединенных хромель-копепевых термопар. Каждая термопара прикреплена горячими и холодными спаями к пластинам 2 и 3; причем горячмй спай каждой термопары прикреплен к Ш1а л-ине 3 1фиг. З;, имеющий высокую поглотительную способность с лицевой стороны, а холодный спай к пластине 2, имеющей высокую отражателыаую способность с лицевой сторсиы. Крешаение термопар к пластинам 2 и 3 осуществляется с помощью жаростойкого и электроизоляционного лака. Термобатарея 4 соединена с измерительным прибором 5 с помощью проводов 6. Корпус 1 устройства укреплен на рукоятке 7. Приемные пластины 2 и 3 укреплены в корпусе 1 при помощи тонких слюдяных пластин 8. Корпус 1 выполнен ив метариала с низким коэффициентом теплопроводности, например пластмассы. Устройство для измерения теплового излучения работает следующим образом. Устройство устанавливают так, чтобы измеряемый тепловой поток попадал на лицевую сторону пластин перпендикулярно. Измеряемый тепловой поток нагревает приемную зачерненную и компенсирующую (отражающую) пластины до определенных равновесных т ал пер а ту р. Разность этих температур будет тем выше, чем больше тепловой поток и чем выше разность степеней поглощения приемной и компенсирующей пластин с лрщевым и обратных сторон. Пластины нагревают горячие и хлодоные концы термобатерей. При этом термо-ЭДС подается на измерительный прибор отградуированный в единицах мощности теплового потока (вт/м). Благодаря такому выполнению устройства между пластинами увеличивается перепад температур, что приводит к увеличению термо-ЭДС, снимаемой с батареи и соответственно увеличению точности измерения. Меняя количество термопар в термобатарее, можно широко изменять диа пазон измерений, расширение которого обе печивается дополнительными покрытиями пластан. формула изобретения Устройство для измерения теплового излучения, содержащее корпус, прикреплен к корпусу приемную п компенсирующую пластины, имеющие покрытия с лицевой к падающему потоку стороны с различной степенью поглощения каждое, термобатарею и измерителниый прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, в корпусе выполнено сквозное отверстие, в котором установлены приемная и компенсирующая пластины, с обратной стороны которых нанесены дополнительные покрытия с поглотительной спо«собностью обратной поглотительной способности покрытий, нанесенных на лицевой стороне пластин, при этом терлобатарея прикреплена к пластинам со стороны дополнитачьных покрытий. Источники информации, принятые во внимание при эксйертиэе 1.Климовицкий М, Д., Карлин В, А, Краткий справочник пи тепловому контролю в черной металлургии, М., Металлург- кздат, 1962, с. 59-60. 2.Авторское свндетельство СССР N 183432, кл. G 01 К 7/12, 1965 (прототип).

y-t

Фиг. г