Датчик теплового потока

(19) А 2 1278 и 4 с 17 0 Й КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИГОСУДАРСТВЕ ПО ДЕЛАМ ИЗ ф) Ф г(54) ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повыситьточность измерения путем уменьшениятенэочувствительности. Для этого в кремниевом диске 2 чувствительногоэлемента выполнена полость в видекругового конуса с вершиной на тепловоспринимающей поверхности, основание которого равно диаметру диска.При воздействии теплового потока тер.мопарой 8 с различной тепловой инерцией спаев измеряют радиальный температурный перепад на диске 2. Резервуар 5 уменьшает влияние колебаний температуры окружающей среды надрейф нуля. С помощью линзы 7 тепловая энергия фокусируется на горячийспай термопары. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием датчика по авт.св,9 678345.Цель изобретения - повышение точности путем снижения тенэочувствительности.На чертеже представлен датчик теплового потока, общий вид,Датчик теплового потока содержиткорпус 1, чувствительный элемент 2с электродами 3 и 4, тепловой резер"вуар 5, гайку-диафрагму 6 с линзой 7и термопару 8.Корпус 1 имеет цилиндрическую форму с отверстиями по оси с внутреннейрасточкой в верхней части и с пазами,расположенными в нижней части на боковой поверхности цилиндра, выполняющими функцию радиатора. Чувствительный элемент 2 изготовлен из кремнияв форме диска, при этом для снижениячувствительности диска к деформациям,возникающим при разогреве, путем увеличения прочности, создания изотер 25мичности по толщине диска и уменьше"ния его удельного сопротивления вдиске 2 выполнена полость в виде кругового конуса с вершиной на тепловоспринимающей поверхности, основаниекоторого равно диаметру диска. Ввершине конуса диска Я образовано отверстие, в котором закреплен электрод 3, а по окружности торца диска 2нанесен электрод 4, оба электрода 35выполнены иэ платины.,Кремниевый диск 2 с электродами 3 и 4 представляет собой дифференциаль ную термопару с различной тепловой 10 инерцией спаев, Диск 2 и электрод 3 образуют высокочувствительный "горячий" спай, а диск 2 и электрод 4 - массивный с большой инерцией "холодный" спай. Градиент температуры в диске определяет величину падающего на горячийспай теплового потока, Чувствительный элемент 2 с электродами 3 и 4 закреплен на медном массивном тепловом резервуаре 5, который 5 О размещен концентрично в расточке корпуса 1. Резервуар 5 используется в качестве теплостока и теплового демпфера холодного спая чувствительного элемента 2, который уменьшает влияние 5 колебаний температуры окружающей среды на дрейф нуля и снижает нестабильность термоЭДС, Тепловой резервуар 5 закреплен в корпусе 1 гайкой-диайрагмой 6, в которой имеется линза 7, фо" кусирующая тепловую энергию на "горячий спай. Иэ корпуса выводятся соединительные провода, после чего для герметизации заливается компаунд ерез отверстие в нижней части корпуса 1.Датчик теплового потока работает следующим образом,При отсутствии падающего теплового потока оба спая дифференциальной термопары 2-3 и 2-4 имеют одинаковую тем пературу, в результате на выходе тер- моЭДС равна нулю. При воздействии теплового потока на тепловоспринимающем диске 2 появляется радиальный температурный перепад, который измеряется термопарой с различной тепловой инерцией спаев. Выполнение диска с конической полостью приводит к снижению его тензочувствительности, так как увеличение толщины диска от центра к перийерии повышает его прочность и уменьшает его внутреннее сопротивление, а создание изотермичности по толщине диска снижает его тензочувствительность и тем самым позволяетповысить точность измерения,Изготавливают образец датчика теплового потока с корпусом цилиндрической формы диаметром 12 мм и высотой 15 мм из нержавеющей стали, Чувствительный элемент 2 изготовлен из кремния в йорме диска диаметром 7 мм и толщиной по окружности 1,3 мм. В кремниевом диске выполнена полостьов виде кругового:онуса в 22 , ось которого совпадает с осью диска, при этом диаметр конуса равен диаметру диска, т.е. 7 кч, а высота конуса ,равна толщине диска, В центре диска 2 в вершине конуса выполнено отверстие диаметром 0,013 мм, в которое заведен со стороны полости проводник 4 электрод диаметром 0,01 мм и закреплен в нем заподлицо с воспринимающей поверхностью, а по окружности нанесен кольцевой электрод 4, Электроды 3 и 4 выполнены из платины. и закреплены на кремниевом диске 2 при помощи платинирующей пасты. Закрепленные пастой электроды при кратковременном отжиге в печи хорошо соединяются с кремниевым диском. При такой заделке электрода уменьшается термическое сопротивление рабочего спая. По центру диска 2, где закрепленэлектрод 3 со стороны, воспринимаю1278628 Составитель А.костановскийТехредЛ.Олейник КоРРектоР И,Эрдейи Редактор И,Дербак Заказ 6822/36 Тираж 778 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное 11 роизводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная, 4 щей лучистый поток, нанесена пленкаиз платиновой черни диаметром 0,5 мм,а поверх нее нанесен слой камфорнойсажи. Это покрытие обеспечивает эффективное поглощение не менее 957. падающего потока. Тепловой резервуар 5выполнен иэ меди диаметром 8 мм и высотой 11 мм, при этом внутри неговыполнено отверстие, через которое проходят электроды 3 и 4 и закреплена 1 Отермопара 8, служащая для коррекциитемпературы "холодного" спая. Линза 7изготовлена из флюорита диаметром6 мм. Материал линзы хорошо пропускает инфракрасное излучение на центркремниевого диска 2. Формула и э о б р е т е н и я Датчик теплового потока по авт. .в. У 678345, о т л и ч а ю щ и йс я . тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения тензочувствительности, в кремниевом диске выполнена полость кругового конуса с вершиной на тепловоспринимающей поверхности, при этом основание конуса равно диаметру диска.