Датчик теплового потока Советский патент 1981 года по МПК G01K17/06 

Изобретение относится к области теплометрии и может быть испогъзова но для измерения плотности тепловых потоков как в режиме приема, так и в режиме излучения в условиях эксп атации, отладке, неразрушающем контроле готовых изде.пий и регулировании различного промышленного теплового оборудования, а также при проведении научно-исследовательских работ. Известен датчик теплового потока с чувствительным элементом в виде калориметра и охранной теплопроводной зоной, содержащей набор идентичных калориметров, выполненных из материала основного калрриметра, ра мещенных по окружности и соединенных между собой и основным калориметром l . Данный преобразователь характеризуется достаточно высокой точностью. Однако его невозможно использовать при неразрушающем контроле готовых изделий. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является измеритель теплового потока, содержащий однотипше батареи одинаковой толщи№, размещенные в корпусе, при этом центральная часть датчика образована одной батареей, а периферийная другой, охватывающей первую по всему периметру 2}. Однако при уменьшении площади датчиков и увеличении теплового потока разностный сигнал между центральной и периферийной батареей будет возрастать в связи с отсутствием охранной зоны Для периферийной батареи. Этот относительный разностный сигнал к центральному по опытным данным составляет 5-10% при перепаде температур Т от 20 до . Обнаружение же дефектов в конструкциях и материалах требует минимального и постоянного сигнала рассогласования при изменении площади датчиков и условий его работы.

Целью изобретения является повышение точности измерений и достоверности контроля дефектов изделий и материалов.

Поставленная цель достигается тем что датчик выполнен по краййей мере из трех батарей, причем радиус третьей батареи, охватьшающей периферийную батарею по периметру, составляет 1,3-2,0 ее радиуса, а также периферийная батарея выполнена прерывистой в виде секторов.

На фиг. 1 представлен схематический разрез предлагаемого датчика теплового потока; на фиг, 2 - электрическая схема подключения его на измерительное устройствоЧерез коммутирующее устройство.

Датчик теплового потока (см. фиг состоит из центральной батареи 1, периферийной батареи 2, которая выполнена прерывистой в виде равных секторов (на фиг. 1 для примера она разделена на четыре сектора) , третьей батареи 3 и корпуса Д, где ц - радиус центральной батареи, Г радиус периферийной батареи, Г- радиус третьей батареи.

На фиг. 2 представлена электрическая схема подключения датчика, включающая центральную батарею 1, периферийную.батарею 2, третью батарею 3, корпус 4, коммутирующее устройство 5, измерительное устройство 6, выводы 7 для снятия электрического сигнала центральной батареи, вывода 1 8 для снятия суммарного электричеекога сигнала периферийной батарби, выводы 9 одного из секторов периферийной батареи, выводы 50 остальных секторов периферийной батареи.

Датчик работает следующим образо

При прохождении теплового потока через центральную батареию I и периферийную батарею 2 они генирируют термоэлектрический , а третья батарея 3 сигнала не вырабатывает. Все три. батареи смонтированы в одном корпусе 4.

Коммутирующее устройство 5 подKJB04aeT центральную батарею 1 и периферийную батарею 2 встречно с помощьнх вьтодов 7 и выводов 8 к измерительному устройству 6, которое

измеряет разностной электрический сигнал.

Сравнивая полученный разностный электрический сигнал с тарировочным по эталонному образцу определяют качество изделия. Для определения направления распространения дефекта необходимо сравнить разностный электрический сигнал одного

из секторов, например периферийной батареи 2, взятый за базовый, с сигналом от других секторов с помощью поочередного соединения выводов 10 с выводами 9 через коммутирующее

5 устройство 5 на измерительное устройство 6. Максимальный разностный сигнал между базовым и одним из сравниваемых секторов покажет направление и распространения дефектной зоны.

Q По данным испытаний в предлагаемом датчике рассогласование между суммарным электрическим сигналом периферийной батареи и сигналом центральной батареи, отнесенным к сигна5 лу центральной, не превьшает 0,4%. Этот сигнал рассогласования при изменении температур и геометрических размеров батарей практически остается постоянным, что и позволяет найти размеры и границы дефектных зон, а также направление их распространения, определить место нахождения стыков поверхностей, находящихся под обшивкой, наличие воды, участки с повьшенным и пониженным уровнем теплового потока и увеличить произ- BOfjHTenbHOCTb по контролю изделий в два раза.

Датчик позволяет находить дефектные зоны площадью (0,6-0,7) от площади центральной батареи, а также границы этих зон при их площади не менее двух площадей центральной батареи.

Формула изобретения

1. Датчик теплового потока, содержащий однотипные батареи одинаковой Толщины, размещенные в корпусе, при этом центральная часть датчика образована одной батареей, а периферийная г другой, охватъгеаю- щей первую по всему периметру, о т 55личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и достоверности контроля дефектов изделий и материалов, датчик выполнен по крайней мере из трех батарей, причем радиус третьей батареи, охватываки ей периферийную батарею по периметру, составляет 1,3-2,0 ее радиуса.

2. Датчик по п. I, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью определения направления распространения дефектной aoiu, периферийная бата619846

рея выполнена прерьгаистой в виде секторов.

Источники И1 рмации, принятые во внимание при экспертизе - 5 I. Авторское свидетельство СССР № 661275, кл. G 01 К 17/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР 634125, кл. G 01 К 17/08, 1977 (прототип).