Способ измерения лучистых потоков Советский патент 1980 года по МПК G01J5/14 

Изобретение относится к измеритель ной технике, а имение к способам измерения лучистых потоков с помощью тепловых приемников излучения и может быть использовано при измерении лучистых потоков. Известей способ измерения лучистых потоков, по которому измеряемый поток вводят в поглощающую полость, выполненную в виде конуса с каплевидным сечением. Полость нагревается и нагрев регистрируют полупроводниковыми термопарами, присоединенными к наружной поверхности конуса. Значение термо-ЭДС определяет регистрируемый п ток tij . Недостатком этого способа является высокая погрешность измерений, воз никающая в результате влияния на показания термопар изменений условий ок ружающей среды. Известен способ измерения лучистых потоков путем сравнения теплового дей ствия излучения, поглощенного приемны элементом (поглощающей нагрузкой) с тепловой мощностью постоянного тока, рассеиваемой в той же поглощающей нагрузке, т. е. до измерения производят калибровку индикаторного прибора путем элект1«ческого прогрева приемного элемента 2 . Недостатком данного способа является низкая точность измерений, поскольку калибровка производится на одном уровне мощности, а зависимость выходного сигнала от мощности входного сигнала нелинейна. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения лучистых потоков путем зсц ещения теплового воздействия потока излучения тепловым воздействием электрического тока, включающий регистрацию нагрева поглощающего приемного элемента измеряемым потоком, охлаждение элемента и нагрев его элеЬтрическим током. Приемный элемент охлаждают до температуры окружающей среды. Нагрев током осуществляют до уровня нагрева потоком излучения(ЗТ Недостатком данного способа является малое быстродействие (при достаточной точности), поскольку тепловое равновесие по этому способу устанавливается медленно и время осуществления измерения велико (10-15 мин). Цель изобретения - повышение быстродействия .

Поставленная цель достигается тем, что перед нагреванием измеряемым потоком поглощающий приемный элемент нагревают электрическим током и фиксируют температуру нагрева, при,этом мощность электрического тока соответствует верхнему пределу заданного диапаэона измерений, а нагревание приемного элемента измеряемым потоком совмещают с его охлаждением путем уменьшения мощности электрического нагрева таким образом, чтобы зафиксированный уровень температуры нагрева приемного элемента оставался неизменным.

Осуществление измерений при предварительном электрическом нагреве, мощность которого соответствует верхнему пределу заданного диапазона измерений, повышает уровень температуры приемного элемента. В результате этого увеличивается коэффициент теплоотдачи и, следовательно, повышается скорость установления теплового равновесия.

Совмещение операций охлаждения и измерения также сокращает время проведения измерений.

Это позволяет применять способ для измерения более быстро изменяющихся потоков, время изменения которых соизмеримо с постоянной времени приемного элемента.

На чертеже схематично изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит приемный поглощающий элемент, представляющий собой полый медный шар 1 с входнь л отверстием, проволочный нагреватель 2, помещенный внутрь шара 1 и равномерно распределенный по егс стенкам, регулируемый источник 3 питания, ваттметр 4, термоэлемент 5, излучатель 6.

Пусть проводятся измерения лучистых потоков в диапазоне от Р,;„ до

Ртоу

До измерения шар 1 нагревают током посредством нагревателя 2. Нагрев осуществляют от регулируемого источника 3.

Мощность нагрева устанавливают равной РПНЯХ видно из показаний ваттметра 4. Нагрев шара 1 фиксируют термоэлементом 5. При мощности нагрева Рдадх тер 10-ЭДС равна Е. Затем из-меряемый поток от излучателя 6 направляют в полость шара 1, в результате

чего шар нагревается. Одновременно шар 1 охлаждают, уменьшая мощность электрического нагрева с помощью регулируемого источника 3 питания. При уменьшении мощности электрического нагрева до достижения фиксированного уровня нагрева Е, охлаждение прекращают. Снимают показания ваттметра 4, которые равны Р. Вычисляют мощность измеряемого потока, которая равна

Ригм Pniwx - Р .

Время измерений составляет 5-7 мин

Использование предлагаемого способ при градуировке датчиков лучистых потоков позволяет снизить требования к Стабильности излучателей-компараторов, а также сократить время, необходимое для проведения градуировки.

Формула изобретения

Способ измерения лучистых потоков путем замещения теплового действия потока излучения тепловым воздействием электрического тока, включающий

регистрацию нагрева поглощающего приемного элемента измеряемым потоком, охлаждение элемента и нагрев его электрическим током, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, перед нагреванием измеряемым потоком поглощающий приемный элемент нагревают электрическим током, фиксируют температуру нагрева, при этом мседность электрического тока соответствует верхнему пределу заданного диапазона измерений, а нагревание приемного элемента измеряемым потоком совмещают с его охлг1ждением путем уменьшения мощности электрического нагрева таким образом, чтобы зафиксированный уровень температуры нагрева приемного элемента оставался неизменным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Маслов В. А. Неселективный термоэлектрический приемник излучения. Сборник Тепловые приемники излучения Л., 1971, с. 63. . . 2.Измеритель средней мощности и энергии импуль,сов оптических Квантовых генераторов типа ИМО-2. Паспорт. Волгоград, 1972.

3.Белоконь А. А. и др. Приборы и техника эксперимента, 1976, 5,

с. 81.

г