Датчик теплового потока Советский патент 1982 года по МПК G01K17/08 

(54) ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

1

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано в метеорологии, геофизике, горной промышленности при измерении нестационарных тепловых потоков.

Известно устройство для измерения нестационарных тепловых потоков, содержащее теплоприемную пластину и термобатарею, одноименные спаи которой расположены на двух тепловоспринимающих поверхностях пластины 1.

Недостатком этого устройства является высокая инерционность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является датчик теплового потока, содержащий термоэлектрическую батарею, вмонтированную в тепловоспринимающую стенку 2.

Недостаток известного датчика - низкая точность измерения в условиях меняющихся тепловых потоков из-за выполнения спаев термобатареи из различных материалов.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что гермоэлектрическая батарея выполнена из сплава Её-Ni, содержащего 29-31 вес. Ni, а ее электроды образованы участками, находящимися в аустенитном и мартенсит5 ном состояниях.

Датчик теплового потока выполнен в виде термоэлектробатареи, вмонтированной в тепловоспринимающую стенку, горячие спаи которой расположены на поверхности стен,Q ки, обращенной к источнику излучения, а холодные - на противоположной стороне стенки, термобатарея выполнена из сплава Fe-Ni, содержащего 29-31 вес.Р/о Ni, а электроды образованы участками, находящимися в аустенитном и мартенситном сос15 ТОЯНИЯХ.

В момент прихода теплового импульса термобатарея генерирует термо-ЭДС, пропорциональную градиенту температуры между горячими и холодными спаями термопар, 2Q которую регистрируют измерительным прибором.

Выбор в качестве материала батареи сплава железо-никель обусловлен принадлежностью его к сплавам, обладающим прямым и обратным мартенситным превращением, температурный интервал которого может регулироваться введением в сплав определенного количества никеля. Так, при содержании никеля 29-31 вес.% стабильная аустенитная структура может быть получена при достаточно низкой температуре, что позволяет проводить измерения нестационарных тепловых потоков в интервале температур от -50 до + 200°С, в котором удобно работать при теплофизических измерениях, например, в горных породах. В этом интервале термобатарея имеет характеристику, близкую к линейной (отклонение от линейности не превышает 3%). При введении 29-31 вес.% никеля в сплав понижается также температура конца обратного мартенситного превращения (переход мартенсита в аустенит).

Сплав обрабатывают для получения мартенситной структуры, путем навивки спирали изготавливают термобатарею, участки которой подвергают нагреву для образования аустенитной структуры (обратное мартенситное превращение).

Образованные таким образом электроды термобатареи выполнены из одного материала, находящегося-в различных структурных состояниях. В результате эффекта Зеебека между электродами возникает термоЭДС, которая, например, в указанном выще интервале температур для термобатареи, состоящей из 42 витков, составляет 0,5 мВ/°С, Предлагаемый датчик теплового потока прост в изготовлении, не требует соединения различных материалов, приводящего к нестабильности и погрешностям, надежен в работе.

Формула изобретения

Датчик теплового потока, содержащий термоэлектрическую батарею, вмонтированную в тепловоспринимающую стенку, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем термоэлектрическая батарея выполнена из сплава Fe-Mi, содержащего 29-31 вес.% Ni, а ее электроды образованы участками, находящимися в аустенитном и мартенситном состояниях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 502242, кл. G 01 К 17/08, 1976 (прототип) .