УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА

Полезная модель относится к области термометрии и может быть использована в конструкции приборов для измерения температуры поверхности различных упругих объектов, в частности, в конструкции приборов для точечного измерения температуры кожи человека.
Известно устройство для измерения температуры поверхности, включающее основание, на котором с одной стороны установлены теплоприемник в виде пружинящего лепестка, с которым соединены в центральной части термоэлектроды и кожух, защищающий теплоприемник, на противоположной стороне основания жестко установлен держатель, в основании выполнен канал для термоэлектродов [1]. К недостатками этого устройства можно отнести сложность конструкции, а также повышенную инерционность и увеличенную погрешность измерений обусловленные тем, что термопара чувствительного элемента контактирует с поверхностью объекта не непосредственно, а через пружинящий лепесток теплоприемника.
Известно устройство, включающее корпус, связанный с упругим элементом, соединенным с гибкой пластиной, и размещенную внутри корпуса термопару с выводами, горячий спай которой закреплен на поверхности гибкой пластины [2]. Упругий элемент известного устройства выполнен из резины, сплошным, с опорной частью в виде усеченного конуса, большее основание которого жестко соединено с гибкой пластиной по всей поверхности контакта между ними, выводы термопары размещены в канале, выполненном в упругом элементе по его вертикальной оси, а вблизи горячего спая они расположены по спирали в центральной части гибкой пластины со стороны ее соединения с опорной частью упругого элемента.
Недостатками известного устройства являются повышенная инерционность и увеличенная погрешность измерений, поскольку термопара чувствительного элемента контактирует с поверхностью объекта не непосредственно, а через теплоприемник в виде гибкой пластины. Отрицательно влияет на быстродействие известного устройства отток тепла из теплоприемника в упругий элемент.
Кроме того, вышеописанные устройства совершенно не предназначены для проведения медицинского обследования биологических объектов.
Наиболее близким к заявленному решению является устройство для измерения температуры поверхности объекта, содержащее корпус, наконечник и закрепленный на наконечнике датчик температуры,
подключенный к регистратору [3]. Это устройство выбрано в качестве прототипа. В устройстве-прототипе наконечник, имеющий полусферическую форму, жестко связанный с основанием корпуса, является теплоприемником. Датчиком температуры является термопара, соединенная с наконечником через спай, жестко прикрепленный к вершине внутренней поверхности наконечника. Выводы термопары свиты в жгут и выведены к измерительному прибору-регистратору.
Устройство-прототип предназначено для измерения температуры тел биологических объектов, однако оно имеет те же недостатки, что и вышеописанные устройства, а именно повышенную инерционность и увеличенную погрешность измерений, поскольку и в этом устройстве датчик температуры (термопара) контактирует с поверхностью обследуемого объекта не непосредственно, а через теплоприемник (полусферический наконечник). Кроме того, поскольку полусферический наконечник устройства имеет очень низкую (практически нулевую) упругость, усилие прижима наконечника к поверхности обследуемого объекта, от величины которого зависит и погрешность измерений и комфортность обследования, в значительной степени определяется субъективными качествами оператора.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка простой и надежной в работе конструкции устройства для точечного измерения температуры на поверхности тел биологических объектов, обладающего высоким быстродействием и обеспечивающего высокую точность измерений.
Для решения поставленной задачи в устройстве для измерения температуры поверхности объекта, содержащем корпус, наконечник и закрепленный на наконечнике датчик температуры, подключенный к регистратору, наконечник выполнен в виде стержня, на боковой поверхности которого имеется круговой выступ, а внутри - две не связанные между собой продольные полости, открытые с противоположных торцов, и установлен с подпружиниванием в корпусе, выполненном составным, датчик температуры, в качестве которого использован термометр сопротивления, имеющий пластинчатую форму, установлен на наружной поверхности рабочего торца наконечника над полостью, открытой со стороны этого торца, а выводы датчика через продольные внутренние каналы в стержне наконечника выведены с рабочего торца наконечника в полость, открытую со стороны противоположного торца, и подсоединены к расположенным в этой полости проводам связи с регистратором.
Термометр сопротивления, используемый в качестве датчика температуры, закреплен на рабочем торце наконечника при помощи клея.
По сравнению с известными решениями, в том числе с прототипом, предлагаемое решение позволяет значительно снизить погрешность и повысить достоверность результатов измерений, поскольку при
использовании в качестве датчика температуры быстродействующего термометра сопротивления, непосредственно контактирующего с поверхностью исследуемого объекта и имеющего при этом предельно малую площадь соприкосновения с наконечником (только по контуру датчика), значительно снижается отток тепла от исследуемого объекта к поддерживающим датчик конструктивным элементам устройства. Снижению погрешности и повышению достоверности результатов измерений способствует также повышение надежности теплового контакта датчика с поверхностью исследуемого объекта за счет подпружинивания наконечника, на торце которого установлен датчик температуры. Кроме того, подпружинивание наконечника способствует снижению вероятности травмирования и повышению комфортности объекта при проведении исследований.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для измерения температуры поверхности объекта, общий вид; на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.
Устройство для измерения температуры поверхности объекта содержит разъемный корпус, состоящий из основной корпусной детали 1, выполненной из металла, втулки 2, выполненной из пластмассы, и втулки 3, выполненной из металла, наконечник 4, датчик температуры 5 (в качестве которого использован, в частности, платиновый термометр сопротивления), имеющий форму пластинки, и регистратор 6. Наконечник 4 выполнен в виде стержня с внутренними полостями 7 и 8, входы в которые находятся на его торцах, и наружным круговым выступом 9, расположенным на его боковой поверхности. На выступ 9 и внутренний торец втулки 3 опираются концы пружины 10. Датчик 5 установлен на рабочем торце наконечника 4 над входом в полость 7 и закреплен при помощи клея. Выводы датчика 5 выведены через каналы 11 в полость 8 и соединены с расположенными в этой полости проводами 12, подключенными к регистратору 6.
Устройство работает следующим образом.
При измерении температуры поверхности исследуемого объекта устройство прижимают рабочим торцом наконечника 4 к поверхности исследуемого объекта, обеспечивая тепловой контакт между поверхностью объекта и поверхностью датчика 5 (термометра сопротивления). Результат измерения регистрируется измерительным прибором-регистратором 6, к которому выводы датчика 5 подсоединены при помощи проводов 12.
Предлагаемое устройство для измерения температуры поверхности объекта имеет простую и технологичную конструкцию, отличается высоким быстродействием и точностью измерений.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания полезной модели
1. А.с. СССР №800692, МКИ G01К 7/02, опубл. 30.01.1981, "Устройство для измерения температуры поверхности нагретых тел".
2. А.с. СССР №1451558, МКИ G01K 7/04, 7/02, опубл. 15.01.1989, "Устройство для измерения температуры поверхности объекта".
3. Патент РФ №2029928, G01K 7/00, опубл. 27.02.1995, "Устройство для измерения температуры поверхности объекта" (прототип).