Термоэлектрический датчик лазерного излучения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т 733232 Сотов Советских Социалистических Республик) Дата опубликования описания 23.05.8 72) Авторизобретени В. С. Соллогуб 1) Заявитель 4) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕН ЧИК Изобретение отнектирования калориоптического диапазоэлектрические калорв которых приемнибольшим числом пненных термопар, поторному прибору 1Такие датчики нся для измерениямощностей (порядктак как в них не одимый теплоотвод,кн недостаточно нработе. ловои дей- тивостинызз Значительно лучш дежностью и стаб одиночные термоэлек нолнтной конструкци Такой одиночный собой трехслойную стину, составленную тощих между собой мель - константан -(мелттьтм) слоям пл лтттсаторньттт приоор. в;тсно В ОднОЙ Ртз то Датчик работает На один из наружним теплоотводом, наильностью обладают трические датчики мои.датчик представляет металлическую плаиз металлов, образутермоэдс, например мель, К наружным стнны полклточен нттПолключение осущестек каждого слоя 31. следующим образом, ых (медных) слоев осится к области прометрических датчиков на. Известны термоиметрические датчиктт, к излучения связан с оследовательно соедидключенных к инлнкаи 2,е могут использоватьбольших оптических а сотен ватт и выше) беспечивается необхороме того, эти датчналежны н стабильны в пластины подается измеряемый теп поток, создаваемый в данном случае ствием лазерного излучения, а с про положной стороны трехслойной пла 5 осуществлен теплоотвод, например,счет охлаждения водой.При протекании теплового потока насреднем (константановом) слое пластины образуется разность температур, приводя щая к возникновению термоэдс, пропорциональной тепловому потоку, Термоэдс измеряется индикаторным прибором.Существеттттым недостатком известныходиночных термоэлектрических датчиков 15 является заг,иснмость показаний индикаторного прибора от поверхностного распре лслспня тенловон мощности, приводящая к снпженито точности пзмеренпя.Прн сосрслоточстттттт тепловой мощности 20 вблизи от точки ттодсоедттнеттття индикаторного прибора его показание получается сутнествспно бо.-.ьшнм, чем прн сосредоточстнп; тсплогой мощности в других точках датчика.Целью изобретения является повышение точности измерения, увеличение диаметра входного зрачка н расширение диа.назона измеряемых мощностей.Цель достигается за счет введения вконструкцию латчнка усредняющей металлцческой втулки, медного кольца и делителя напряжения, причем медное кольцо связано через втулку с краем переднего слоя пластины, а делитель напряжения установлен между кольцом ц серединой иереднего слоя пластины, а средняя точка делителя связана со вторым зажимом индикаторного прибора. Датчик (фиг. 1) содержит круглуютрехслойную пластину с константановым средним слоем 1 и с двумя медными слоями 2 и 3, Передний слой 1 имеет рефле.ния, покрытые чернью, поглощающие излучение, а задний слой 3 охвачен водяной рубаглкой 4, обеспечивающей отвод тепла, Отрицательный зажим индикаторного прибора 5 соединен с задним медным слоем 3, Делитель напряжения может быть изготовлен из манганиновой проволоки, а тонкостенная втулка - из меди манганина пли нержавеющей стали.Датчик работает следующим ооразом.При поглощении измеряемого излучения передним слоем трехслойной пластиггы возникает поток тепла через константановый слой, вызывающий перепад температур между его границами. Это приводит к возггикновецию термоэдс измеряемой индикаторным прибором 5. Совокупность медного кольца 6 и тонкостенной втулки 7 выполняет роль усредняющего устройства, обеспечивачцего независимость показаний от смешения лазерного пучка по азимуту. Независимость же показаний от радиального смещения лазерного пучка обеспечивается за счет выбора положения средней точки делителя 8 напряжения. Например, прн смещении средней точки делителя к центру пластины увеличивается относительная величина показаний, соответствующих центральному " положению лазерного пучка. Прн смешении же средней точки делителя к кольцу 6 увеличивается относительная величина показаний, соответствующих переферцйном положецц:с лазерного пучка,Остающаяся расчетная неравномерность показаний при оптимальном выборе средней точки, делителя показана на фиг. 2 как функция от геометрическогоГ Р:параметра Р =прц различных от )ношениях ЯЯ.Подставляя размеры для опытного об. разца датчика Р,=4 мм Я=40 мм /г,=4 мм /гг=3 мм получаем Р=11,5,откуда по кривым фиг. 2 находим т)=4%. Неравномерность показаний получается по крайней мере на порядок ниже, чем в известных одиночных датчиках теплового потока при тех же геометрических разме. рах трехслойной пластины, Остальные параметры предлагаемого теромэлектрического датчика могут быть рассчитаны поформулам; диаметр входного зрачкаР =2 Р.,;коэффициент преобразования(3)максимальная величина измеряемой мощности20в которых Я /,йь /г, - геометрические размеры, указанные на фиг, 1;7=8,9 г/см, С,=0,38 Дж/г град, ),=3,85 25 /Вт, см град - плотность, удельная тепло- емкость и коэффициент теплопроводности меди, соответственно; 1=0,22 вт/см град - коэффициент теплопроводности константана; в=40 Ов/град - удельная термоэдс термопары медь коцстацтац; ХТ предельно допустимый перепад температуры ца слое коцстацтана.Подставляя приведенные цифровыедаццыс ц полагая ЛТ,= 150, получаем цз выражений (1 - 4) следующие значения параметров: Р=80 мм; у=108 мв/квт; т=-1,84 с; Г,=55 квт.Формула изобретения1 срмоэлектрический датчик лазерногоизлучения, содержащий круглую трехслойную пластину, у которой передний слой выцолцсн цз меди ц имеет рифления, поглощаюцц 1 е излучение, задний слой, выполненный также из меди, охвачен водя.цой рубашкой, обеспечивающей отвод тепла, а промежуточный слой выполнен из материала, образующего термопару с 50 медью, а также индикаторный электрический прибор, один из зажимов которого подключен к заднему медному слою, о тл ц ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, увеличения ди 55 аметра входного зрачка и расширения диапазона измеряемых мощностей, он содержит усредняющую металлическую втулку, медное кольцо и делитель напряжения, причем медное кольцо связано через втул О ку с краем переднего слоя пластины, аделитель напряжения установлен между кольцом и серединой переднего слоя пластины, а средняя точка делителя связана со вторым зажимом индикаторного электрического прибора.713232 Тел Флуигюг Составится В, ВоробьПенцко И. Осиновская Подписноений и открыт п. Харьк. фил. пред. Патент Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Труды метрологических институтов СССР (ВНИИфТРИ). М., 1967, вып. 90/150, с. 23 - 26. Редактор Н, Багирова Текред И,Заказ 450/419 Т 1 зд.148НПО Поиск Государственного комитета113035, Москва, Ж,2. Измерительная техника, М 11, 1969,с. 13 - 16. 3, Геращенко О. А. Основы тепломет 5 рии, Киев, Наукова думка, 1971,Корректраж 883о делам изобря наб., д. 4/5 Т ССР п аушска