УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТВЕРДОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения температуры твердой поверхности.
Известен термоэлектрический преобразователь для измерения температуры поверхности твердых тел, содержащий кабельную термопару в качестве термочувствительного элемента, размещенного в чехле таким образом, что рабочий и свободный концы термопары находятся вне чехла, при этом термопара расположена в чехле с возможностью осевого перемещения относительно последнего и со стороны свободного конца кинематически связана с ним посредством пружины, а со стороны рабочего конца термопара оснащена упором для крепления термопары внутри чехла и задания величины выхода рабочего конца термопары из чехла (патент RU №72757, МПК G01K 7/00, 07.04.2008).
Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения температуры рабочего тела содержащее измерительную схему, соединенную через аналого-цифровой преобразователь с электронно-вычислительной машиной, а также контактный датчик температуры (патент RU №119877, МПК G01K 7/00, 22.08.2011).
Недостатками известного устройства являются низкая точность и невысокая чувствительность измерения.
Задачей полезной модели является повышение точности и чувствительности измерения.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения температуры твердой поверхности, содержащее измерительную схему, соединенную через аналого-цифровой преобразователь с электронно-вычислительной машиной, согласно настоящей полезной модели, снабжено блоком термоэлементов с электрическими выводами, радиатором с вентилятором, теплопроводящей пластиной, при этом блок термоэлементов имеет верхнюю и нижнюю поверхности, которые контактируют, соответственно, с радиатором, обдуваемым вентилятором, и с теплопроводящей пластиной, контактирующей с твердой поверхностью, а электрические выводы блока термоэлементов соединены с измерительной схемой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения температуры твердой поверхности.
На фиг.1 цифрами обозначены:
1 - измерительная схема,
2 - аналого-цифровой преобразователь,
3 - электронно-вычислительная машина,
4 - принтер,
5 - блок термоэлементов,
6 - радиатор,
7 - вентилятор,
8 - теплопроводящая пластина,
9 - источник питания вентилятора.
Устройство для измерения температуры твердой поверхности содержит измерительную схему 1, соединенную через аналого-цифровой преобразователь 2 с электронно-вычислительной машиной 3, имеющей принтер 4.
Отличием предлагаемого устройства для измерения температуры твердой поверхности является то, что оно снабжено блоком 5 термоэлементов с электрическими выводами, радиатором 6 с вентилятором 7, теплопроводящей пластиной 8. Вентилятор 7 подсоединен к источнику питания 9.
Блок 5 термоэлементов имеет верхнюю и нижнюю поверхности, которые контактируют, соответственно, с радиатором 6, обдуваемым вентилятором 7, и с теплопроводящей пластиной 8, контактирующей с твердой поверхностью.
Электрические выводы блока 5 термоэлементов соединены с измерительной схемой 1.
Предлагаемое устройство повышает точность и чувствительность измерения температуры твердой поверхности путем преобразования перепада температур в электрическую энергию с помощью блока 5 термоэлементов.
Блок 5 термоэлементов имеет верхнюю и нижнюю поверхности с электрическими выводами.
Блок 5 термоэлементов закреплен нижней поверхностью на теплопроводящей пластине 8, контактирующей с исследуемой твердой поверхностью.
Верхней поверхностью блок 5 термоэлементов соединен с радиатором 6, находящимся в окружающем пространстве и обдуваемым вентилятором 7.
Блок 5 термоэлементов прикреплен к поверхности твердого объекта теплопроводящей пластиной 8 при помощи термоклея.
В устройстве один спай (электрический вывод) блока 5 термоэлементов подсоединен к теплопроводящей пластине 8, контактирующей с исследуемой твердой поверхностью, а второй спай (электрический вывод) блока 5 термоэлементов охлаждается радиатором 6, обдуваемым вентилятором 7, питаемым от источника питания (ИП) 9.
T
T
Амперметр A и вольтметр V, подключенные к электрическим выводам (спаям) блока 7 термоэлементов измеряют ток и напряжение термоэлектродвижущей силы ЭДС, значения которых передаются на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, далее на ЭВМ 3 и распечатываются принтером 4.
Таким образом, предлагаемое устройство повышает точность и чувствительность измерения температуры твердой поверхности путем преобразования перепада температур на блоке 5 термоэлементов в электрическую термоЭДС с большей площади поверхности твердого тела.
Действительно, для одной из наиболее чувствительных термопар хромель-копель при перепаде температур ΔT=50 K гермоЭДС составляет E=3.11 мВ, что соответствует относительной погрешности δ=0.062 мВ/3.11 мВ (0.02, или 2%) и крутизне характеристики (чувствительности) k=0.062 мВ/°. Это вполне согласуется с существующими промышленными измерителями температур твердой поверхности как отечественного, так и зарубежного производства.
По предлагаемой же полезной модели при том же перепаде температур ΔT=50 K термоЭДС E составляет на термоэлементе типа ТЕС-12706 E=750 мВ при T=50°C. Это соответствует относительной погрешности δ=0.8 мВ/750 мВ (0.001, или 0.1%) и крутизне характеристики k=0.8 мВ/°.
Таким образом, использование заявленного устройства может обеспечить измерение температуры исследуемой твердой поверхности с более высокой точностью и чувствительностью.