Устройство для измерения теплопроводности” твердых образцов

фе ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 54294 Сс:оз Советских Социалистических Реслублик(22) Заявлено 10,12,7с присоединение (23) Приоритет 01 Я 25 18 осударственныи комитет овета Министров СССР по делам изобретенийи открытий 53) УДК 536,2(088.8) Опубликовано 15.0 Дата опубликован 7 Бю т тетень Уо описания 02,02.7. Колобов, Г, С. П В. Шекланов ое конструкторск приборостроения(71 Заявите специ ал зическог(54) УСТРОЙСТВЕПЛОПРОВОДНОС ЛЯ ИЗМЕРЕНИЯВЕРДЪХ ОБРАЗЦО Изобретение относится к области измерений теплофизических свойств твердых тел.Известны установки, в которых для определения величины теплового потока через образец применяется термоэлектрический тепломер, а разность температур на образце находится с помощью термопар 11. Недостатком установок такого рода является необходимость измерения перепадов температур, сложность и трудоемкость заделки термопар, 10Известны установки для измерения коэффициента теплопроводности, в частности установки, в которых образец сравнивается с эталоном, содержащие источник тепла в виде контактного джоулева нагревателя и систему термопар, позволяющую измерять перепады температур на образце и эталоне 21. В этих установках эталон служит для определения теплового потока через образец. Ошибки в измерении температуры из-за некачественной 20 заделки термопар или неточно измеренного между ними расстояния резко снижает точность измерений, и, кроме того, на точность измерения влияют контактные тепловые сопротивления, особенно при измерении образ цов с высокими коэффициентами теплопроводности.Для исключения контактных сопротивлений, упрощения и повышения точности процесса измерений, в предлагаемом устройстве меж- Ю ду эталоном и образцом установлены тепло- меры нулевых сигналов, причем эталон и образец установлены на теплоприемник через тепломеры таким образом, что тепломеры нулевых сигналов подключены к регулятору, управляющему нагревателем образца, а тепломер эталона - к регулятору нагревателя эталона.Работа устройства основана на следующем свойстве.Если на концах эталона и образца, имеющих одинаковую высоту, действует одна и та же разность температур, то плотности установившихся тепловых потоков через эталон и образец пропорциональны их коэффициентам теплопроводности.На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство,Эталон 1 и образец 2 устанавливают на медное основание 3, в которое заложены полупроводниковые тепломеры 4. Между эталоном 1 и образцом 2 (по высоте) установлены два тепломера 5 и 6 нулевых сигналов.Сверху на эталон 1 и образец 2 устанавливают два маломощных джоулевых нагревателя 7 и 8 соответственно. Эталон 1, образец 2, основание 3 с тепломерамп 4, тепломеры 5 н 6 и нагреватели 7 и 8 накрывают, охранным кокухом 9. Основание 3 и охранный кожух 9 регулятором 10 температуры поддерживаются5 0 15 20 25 30 35 40 при необходимой для измерения коэффициента теплопроводности температуре,Устройство работает следующим образом.Регулятор 10 с помощью датчика температуры 11 поддерживает заданную температуруоснования 3 и охранного кожуха 9 (поддержание температуры может осуществляться,например, при помощи термоэлектрическихбатарей 12). Сигнал от тепломера 4, расположенного под эталоном 1, поступает на регулятор 13 теплового потока. Регулятор 13, изменяя напряжение на нагревателе 7, поддерживает величину сигнала на тепломере 4, расположенном под эталоном 1, постоянной.Сигналы от тепломеров 5 и 6 нулевыхсигналов поступают на регулятор тепловогопотока 14, который воздействует на нагреватель 8 так, чтобы сигнал от тепломеров 5 и6 были равны нулю.После этого сигнал от тепломера 4, расположенного под образцом 2, регистрируетсяприбором 15.Так как сигналы от тепломеров пропорциональны теплопроводностям эталона 1 и образца 2, то можно записать выражениеуэгде Ло - коэффициент теплопроводности образца, Вт/м С;Л, - коэффициент теплопроводности эталона, Вт/м С;Уо - сигнал, снимаемый с тепломера, расположенного под образцом, В;У, - сигнал, снимаемый с тепломера, расположенного под эталоном, В.Таким образом, установив соотношениемеждуУо, можно определить Ло образца,эпри этом не требуются заделка термопар, градуировка тепломеров, измерение температурыпо высоте эталона и образца, учет контактных тепловых сопротивлений на границе образец - нагреватель (эталон - нагреватель) и образец основание (эталон в основан).При поддержании на тепломере эталона определенного постоянного значения сигнала У, регистрирующий прибор 15 (потенциометр) может быть отградуирован сразу по величине ЛоДостоинством установки является также и то, что для измерения нет необходимости в точном измерении поперечного сечения образца, так как тепломер измеряет лишь тепло потока, пронизывающего образец.Устройство позволит определять теплопроводность материалов с Л)10 Вт/м С с высокой точностью и найдет применение в приборах для измерения теплопроводности, преимущественно, металлов. Формула изобретения Устройство для измерения теплопроводности твердых образцов, содержащее эталон, нагреватели образца и эталона, теплоприемник и тепломеры, отличающееся тем, что, с целью исключения контактных сопротивлений, упрощения и повышения точности процесса измерений, между эталоном и образцом установлены тепломеры нулевых сигналов, причем эталон и образец установлены на теплоприемник через тепломеры таким образом, что тепломеры нулевых сигналов подключены к регулятору, управляющему нагревателем образца, а тепломер эталона - к регулятору нагревателя эталона,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. О. А, Геращенко Основы теплометрии, Киев, 1971, стр. 154 - 155.2. А. Ф. Иоффе Полупроводниковые термоэлементы, М-Л., 1960 г стр. 54 - 55,542945 Составитель В. Гусева Техред И. Карандашова Редактор И. Шубина Корректор Н. Аук Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 34/19 Изд. Ю 110 Тираж 1054 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5