Термоэлектрический приемник тепловогоизлучЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01K17/08 

1

Изобретение относится к термоэлектрическим приборам и находит широкое применение в пирометрии, теплометрии и ИК технике. Оно предназначено для измерения теплового излучения путем одновременного сравнения разноименно направленных радиационных тепловых потоков.

Известен тепломер, содержащий тепловоспринимающий и теплостабилизирующий элементы, датчик разности температуры из термоэлектрически анизотропного монокристалла с электрическими выводами на торцовых гранях. Рабочие грани кристалла находятся в теП ловом контакте с тепловоспринимаюищм и теплостабилизирующим элементами 1 .

Однако указанное устройство не по эволяет производить одновременного измерения -Гэталонного и измеряемого потоков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является приемник теплового излучения, состоящий из двух анизотропных термоэлементов ( соединенных последовательновстречно и снабженных черченными медными пластинами. Данный приемник позволяет проводить одновременное сравнивание одноименно направленных тепловых потоков в диапазоне 50-400 С, средняя температура приемника при этом находится в интервале О-ЮО-С. Эталонный поток создается с помощью лампы накаливания, ток питания которой является термометрическим параметром.

Недостатком данного приемника является невозможность измерить разно0именно направленные тепловые потоки с достаточной точностью, так погрешность измерений известным приемником одноименно направленных тепловых потоков 7%, разноименных - 23%.

5

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений .

Указанная цель достигается тем,

0 что анизотропные термоэлементы продольного типа соединены по торцовым граням черненными медными пластинками, являющимися одновременно коммутирующими элементами, а к боковым гра5ням термоэлементов прикреплены электротеплоотводящие цилиндры, при этом анизотропными термоэлементами рас положена электроизоляционная прокладка, а также тем, что отношение

0 площади контакта электропроводящего

цилиндра к площади боковой грани термоэлемента не превышает 0,25.

На фиг. 1 схематически изображена конструкция термоэлектрического приемника; на фиг. 2 - расположение термоэлектрических анизотропных элементов.

Термоэлектрический приемник содержит анизотропные термоэлементы 1, торцовые грани которых соединены черненными медными пластинами 2 и 2, выполненными из фольги,между термоэлементами 1 расположена электроизоляционная прокладка 3. К центральной, части боковой поверхности анизотропных Термоэлементов 1 прикреплены электротеплоотводящие цилиндры 4, электроизолированные от корпуса 5 и диафрагмы 6 с помощью колец 7, выполненных, например, из фторопласта. Детали 4-6 приемника выполнены из материала, обладающего большой электротеплопроводностью, например, меди. Отверстия цилиндров 4 служат для крепления электровыводов датчика. Анизотропные термоэлементы представляют собой кристаллографически ориентированные пластины 1 длиной 6 и площадью поперечного сечения m х h, выполненные из термоэлектрически анизотропных монокристаллов, например антимонида кадмия , легированного теллуром и серебром. Ориентация пластин относительно кристаллографических осей выбрана так, что их одноименные кристаллографические оси па аллельны друг другу, при этом ось 001 в каждой пластине составля-ет угол 45 к ее торцовой граНи. Электрическая изоляция между пластинами 1 осуществляется с помощью тонкой электроизоляционной прокладки 3, выполненной, например, из конденсаторной бумаги, а коммутирующие пластины 2 и 2, находящиеся на торцовых гранях, выполнены из Проводя1Де о материала, например, черненной медной фольги.

Приемник работает следующим образом.

При поглощении одной из пластин 2 эталонного т еплового потока и изучении измеряемого теплового потока второй пластиной 2 в анизотропных элементах 1 по обе стороны от цилинров 4 возникают два коллинеарных граиента температуры, обуславливающие возникновение термо-ЭДС Е и Е. Поскольку Э1лементы 1 включены последовательно-встречно; то равенство теповых потоков QI и QO приводит к равенству градиента температур и следовательно к равенству термо-ЭДС Е, и Eg, т.е. в этом случае ЭДС на выходе приемника равна нулю. Проградуировав предварительно эталонный излучатель и зная температуру приемника, можно определить температуру измеряемого объекта, а также величину падающего на него теплового потока. Оптимальная площадь электроконтакта между цилиндрами 4 и-пластинами 1 датчика подбирается экспериментально из условия обеспечения максимальных значений вольт-ваттной чувствительности приемника и теплоотвода.Результаты исследований показали,что требуемые услвия выполняются при соотношении площадей электроконтакта к боковой поверхности пластины,не превышающей 0,25.

- Использование предлагаемого термоэлектрического приемника теплового излучения дает возможность одновременного сравнения и измерения радиационных потоков от объектов, температура которых лежит ниже средней температуры приемника с величиной погрешности менее 3%.

Формула изобретения

1.Термоэлектрический приемник теплового излучения, состоящий из двух анизотропных термоэлементов, соединенных последовательно - встречно и снабх(енных черненными медными пластинами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, анизотропные термоэлементы продольного типа соединены по торцовым граням черненными медными пластинами, являющимися одновременно коммутирующими элементами, а к боковым граням термоэлементов прикреплены электротеплоотводящие цилиндры, при этом между анизотропными термоэлементами расположена электроизоляционная прокладка.

2.Приемник поп. 1, отли -. чающийся тем, что отношение площади контакта электротеплоотводящего цилиндра к площади боковой грани термоэлемента не превышает 0,25.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 474707, кл. G 01 К 17-/00, 1973.

2.Оптико-механическая промышленность, 1974, № 5, с. 34 (прототип).

W////// /

3

00 и

:uooj

Q2

.. г