Головка компенсированного приемника лучистых потоков

 

ГОЛОВКА КОМПЕНСИРОВАННОГО ПРИЕМНИКА ЛУЧИСТЫХ ПОТОКОВ, содержащая корпус, имекнций две идентичные полости, прозрачное для измеряемого потока окно в первой полости , чувствительный элемент, размещенный в этой же полости, компенсационный элемент, размещенный во второй полости и включенный в схему термостабилизации, о т л и ч а кгщ а я с я тем, что, с целью Й0вышения точности измерений, во вторую полость дополнительно введен второй компенсационный элемент, включенный в схему термостабилизации и ориентированный относительно (Л первого компенсационного элемента так же, как окно ориентировано относительно чувствительного элемента. v/ to со со ел О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1123356 A (д) 4 С 01 J 5/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р Irr

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР1ЫТИЙ (21) 3590374/18-25 (22) 11.05.83 (46) 30.03.86. Бюл. 1Р 12 (71) Институт технической теплофизики АН УССР (72) Е.А. Максимов, М.В. Страдомский и А.Г. Плита (53) 536.629.7(088.8) (56) Геращенко О.А. Основы теплометрии. Киев. "Наукова думка", 1971, с. 28-34.

Козырев Б.П., Бученков В.А.

Термоэлектрический и болометрический калориметры с плоским графитовым приемником для измерения излучения ОКГ. — В кн.: Импульсная фотометрия. Л., "Машиностроение", 1972, вып. 2, с. 49-53, (54) (57) ГОЛОВКА КОМПЕНСИРОВАННОГО

ПРИЕМНИКА ЛУЧИСТЫХ ПОТОКОВ, содержащая корпус, имеющий две идентичные полости, прозрачное для измеряемого потока окно в первой полости, чувствительный элемент, размещенный в этой же полости, компенса ционный элемент, размещенный во второй полости и включенный .в схему термостабилизации, о т л и ч а ющ а я с я тем, что,- с целью .Йевы.- шения точности измерений во .вторую полость дополнительно введен второй компенсационный элемент, включенный в схему термостабилизации и ориентированный относительно первого компенсационного элемента так хе как окно ориентировано относительно чувствительного элемента.

1123356

Изобретение относится к технике измерения лучистых потоков и может быть использовано в качестве приемника лучистых потоков в инфракрасной спектроскопии, при определении энергии и мощности лазерных излучателей, в пирометрии.

Известны головки компенсирован ных приемников лучистых потоков, работающих по компенсационному принципу, состоящих из корпуса, в .котором размещены чувствительный и компенсационный элементы, помещенные в идентичные разделенные полости так, что на чувствительный элемент через окно падает измеряемый лучистый поток, а компенсационный элемент закрыт непрозрачным для излучения экраном.

Недостатком таких головок является то, что необходимо обеспечивать идентичность условий охлаждения чувствительного и компенсационного элементов, предохранение компенсационного элемента от эффективного излучения экрана.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является головка компенсированного приемника лучистых потоков, содержащая корпус, имеющий две идентичные полости, прозрачное для измеряемого потока окно в первой полости, чувствительный элемент, размещенный в этой же полости, компенсационный элемент, размещенный во второй полости и включенный в схему термостабилизации, Недостатком головки является ошибка измерений, обусловленная лучистым теплообменом между компенсационным элементом и экраном, интенсивность которого определяется выражением = бч „,(т," -т,"), где — тепловой поток, Вт/м

0=5, 67

-8

10 — постоянная Стефана.-Больцмана, Вт (м ..К ); - угол облученности, С„, — приведенная степень черноты системы поверхностей . компенсационного и чувствительного элементов, T„ — температура компенсационного элемента, температура экрана, К.

Цель изобретения †-повышение точ. ности измерений, 5

10 !

Цель достигается тем, что в головке компенсированного приемника лучистых потоков, содержащей корпус имеющий две идентичные полости, прозрачное для измеряемого потока окно в первой полости, чувствительный элемент, размещенный в этой же полости, компенсационный элемент, размещенный во второй полости и включенный в схему термостабилизации, во вторую полость дополнительно введен второй компенсационный элемент, включенный в схему термостабилизации и ориентированный относительно первого компенсационного элемента так же, как окно ориентировано относительно чувствительного элемента.

На чертеже изображена головка компенсированного приемника лучистых потоков.

Головка компенсированного приемника лучистых потоков содержит корпус 1, в котором выполнены две.идентичные полости 2 и 3 таким образом, что полость 2 имеет окно 4, прозрачное для измеряемого излучения, а полость 3 закрыта экраном 5 из материала корпуса. На перегородке 6, разделяющей полости 2 и 3, помещены чувствительный элемент 7 и первый компенсационный элемент 8, имеющие одинаковые геометрические размеры и теплофизические характеристики.

Второй компенсационный элемент 9, идентичный первому компенсационному элементу 8, размещен на экране 5 и ориентирован относительно первого аналогично тому, как окно 4 ориентировано относительно чувствительного элемента 7.

Головка компенсированного приемника лучистых потоков работает следующим образом. При отсутствии измеряемого лучистого потока чувствительный элемент 7 и компенсационные элементы 8 и 9 поддерживаются при некоторой температуре, величина которой определяется условиями охлаждения ° Схема термостабилизации обеспечивает равенство температур первого и второго компенсационных элементов °

При облучении чувствительного элемента 7 через окно .4 лучистым потоком при тех же условиях охлаждения схема термостабилизации устройства поддерживает оба компенсационных элемента 8 и 9 при равной, ра1123356

Редактор Л.Письман Техред Н.Бонкало Корректор В. Синицкая

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. т по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1631/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 нее выбранной температуре. По разнице электрической мощности на чувствительно. элементе 7 и первом компенсационном элементе 8 судят о величине измеряемого теплового потока. При этом, так как второй компенсационный элемент 9 имеет, такой же угол облученности, что и окно 4, на первый компенсационный элемент 8 будет падать результирующий тепловой поток с равный нулю.

Рассмотрим эффективность предлагаемой головки.

По отношению к максимальному измеряемому тепловому потоку

f ф =Ф (Т, — г ), где $ — тепловой поток, Вт/м, ф - Йффективный коэффициент теплоотдачи, Вт/м К, тепловой поток % будет вносить дополнитель- ную ошибку г

9 6 ч „,(T;4-Ò,")

Ч, d. (Т,-т,)

Например, при oL = 5 Вт/м К

Т„= 300 K Г 295 K = 0,18 и

Я„р = О, 98- 8 = 21X, то есть введение второго компенсационного элемента в данном случае уменьшает ошибку измерений Hà 21Х.

Эффективность использования предлагаемой головки возрастает с уменьшением плотности измеряемого .лучистого теплового потока, но при неизменной температуре перегрева, что обеспечивается изменением условий охлаждения, так как относительная погрешность теплового потока 1 по

М ( сравнению с Я будет возрастать.

1п Так, при P = 0,18, Я;, = 0,98, 1 „ = 100 К, Т = 95 К Ы = 1 Вт/м К6 = 32X

Введение второго компенсационного элемента, имеющего температуру первого и ориентированного относительно него аналогично тому, как окно ориентировано относительно чувствительного элемента, исключает указанную погрешность.

20 . Технико-экономическая эффективность изобретения обусловлена исключением погрешности измерений.лучистого потока с использованием головок компенсированных приемников, связанной с наличием окна в камере с чувствительным элементом и вытекающей из этого разницей теплообмена между стенками корпуса и элементами, чувствительным и компенсационным.