УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИОННОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ СВОБОДНЫХ КОНЦОВ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
DEVICE FOR COMPENSATING CONNECTION OF FREE ENDS OF THERMOELECTRIC CONVERTERS

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для компенсационного подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к настоящему изобретению является устройство для компенсационного подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей, содержащее контактную плату с винтовыми клеммами для подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей, выполненную из теплопроводного материала с диэлектрическими свойствами и установленную в защитном корпусе, который снабжен вводами для термоэлектрических преобразователей и разъемом для подключения линии связи с вторичной аппаратурой, и по меньшей мере один термопреобразователь сопротивления, установленный на контактной плате и соединенный с упомянутым разъемом (https://all-pribors.ru/opisanie/17981-14-ukptp-12293, Приложение к свидетельству №56470, «Устройства компенсационные подключения термоэлектрических преобразователей УКПТП», номер в ГРСИ РФ 17981-14, производитель: ГосНИИ НПО «Луч» НПО «Техно-Луч»).
Известное устройство для компенсационного подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей используется в диапазоне температур от 1°С до 150°С и содержит два корпуса: наружный защитный корпус и внутренний корпус, выполняющий функцию пассивного термостатирования и обеспечивающий одинаковую температуру мест подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления. Контактная плата выполнена из текстолита. Термопреобразователь сопротивления представляет собой термопреобразователь сопротивления ТСП-06, выполненный по ТУ 95 2537-94, который соединен с разъемом для подключения линии связи с вторичной аппаратурой посредством измерительного моста, который расположен на контактной плате, и блока питания, который размещен за пределами устройства.
Недостатком известного устройства для компенсационного подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей является большое количество элементов, входящих в его состав, что усложняет конструкцию, а также увеличивает опасность функционального отказа одного или нескольких из указанных элементов, что снижает надежность известного устройства. Кроме этого, известное устройство может работать в условиях, когда температура среды, окружающей защитный корпус, находится в диапазоне от 1°С до 150°С, или разность температур среды, окружающей защитный корпус, за его разными стенками не более 149°С. При выходе из диапазона температуры среды (от 1°С до 150°С), окружающей защитный корпус, или превышении разницы (149°С) между температурами среды, окружающей защитный корпус, за его разными стенками, температуры мест крепления свободных концов термоэлектрических преобразователей и термопреобразователя сопротивления различаются настолько, что точность измерения температуры ухудшается до величины, не допускающей по техническим условиям эксплуатацию известного устройства.
Технической проблемой настоящего изобретения является создание надежно и точно работающего устройства для компенсационного подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей в условиях диапазона температур от 1°С до 500°С.
Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение возможности эксплуатации устройства при температуре среды, окружающей защитный корпус, не более 500°С или разности температур окружающей среды за разными стенками защитного корпуса, не превышающей 499°С, при одновременном исключении из устройства части функционально самостоятельных конструктивных элементов с сохранением в устройстве функций исключенных элементов и высокой точности измерения
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для компенсационного подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей, содержащем контактную плату с винтовыми клеммами для подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей, выполненную из теплопроводного материала с диэлектрическими свойствами и установленную в защитном корпусе, который снабжен вводами для термоэлектрических преобразователей и разъемом для подключения линии связи с вторичной аппаратурой, и по меньшей мере один термопреобразователь сопротивления, установленный на контактной плате и соединенный с упомянутым разъемом, согласно настоящему изобретению контактная плата выполнена из алюмонитридной керамики, а термопреобразователь сопротивления представляет собой токопроводящую дорожку, которая выполнена путем металлизации поверхности контактной платы, при этом токопроводящая дорожка соединена с разъемом для подключения линии связи с вторичной аппаратурой по пассивной схеме подключения.
Кроме этого, токопроводящая дорожка выполнена из меди.
Кроме этого, токопроводящая дорожка выполнена из никеля.
Кроме этого, токопроводящая дорожка выполнена из платины.
Отличительный признак заявленного изобретения, касающийся выполнения контактной платы из алюмонитридной керамики, позволяет исключить из конструкции второй корпус, который в известном устройстве выполняет функцию пассивного термостатирования, и обеспечить одинаковую температуру мест подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления за счет высокой теплопроводности контактной платы из алюмонитридной керамики. При этом теплопроводность контактной платы настолько велика, что позволяет увеличить диапазон рабочих температур вокруг защитного корпуса до 500°С при сохранении допустимой погрешности измерения.
Отличительные признаки заявленного изобретения, касающиеся выполнения термопреобразователя сопротивления в виде токопроводящей металлической дорожки, которая непосредственно соединена с разъемом для подключения линии связи с вторичной аппаратурой, позволяет упростить заявленное устройство путем исключения из конструкции измерительного моста, который расположен в известном устройстве на контактной плате, а также блок питания, расположенный в известном устройстве за его пределами, и одновременно повысить надежность работы устройства за счет уменьшения вероятности отказов в работе в связи с сокращением конструктивных элементов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показано устройство для компенсационного подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей (общий вид).
Устройство для компенсационного подключения свободных концов термоэлектрических преобразователей содержит защитный корпус 1, снабженный крышкой (на чертеже не показана), вводами 2 для термоэлектрических преобразователей 3 и разъемом 4 для подключения линии связи с вторичной аппаратурой. Внутри защитного корпуса 1 размещена контактная плата 5, которая закреплена на его внутренней поверхности, например, посредством крепежных элементов 6. Контактная плата 5 выполнена из алюмонитридной керамики и снабжена винтовыми клеммами 7 для подключения свободных концов 8 термоэлектрических преобразователей 3. На контактной плате 5 выполнена посредством металлизации ее поверхности по меньшей мере одна токопроводящая дорожка 9. Токопроводящие дорожки 9 выполнены, например из меди или никеля или платины и являются термопреобразователями сопротивления. Токопроводящие дорожки 9 соединены с разъемом 4 для подключения линии связи с вторичной аппаратурой по пассивной схеме подключения Устройство работает следующим образом.
Тепло среды, окружающей защитный корпус 1, передается через стенки защитного корпуса 1, что изменяет локальную температуру воздуха внутри защитного корпуса 1 вблизи его стенок. Затем тепло от воздуха передается в контактную плату 5, при этом в зависимости от локальной температуры воздуха вблизи стенок защитного корпуса 1 разные участки контактной платы 5 нагреваются неодинаково. За счет высокой теплопроводности контактной платы 5, выполненной из алюмонитридной керамики, происходит выравнивание температур между ее различными участками, а также между винтовыми клеммами 7 для подключения свободных концов 8 термоэлектрических преобразователей 3 и токопроводящими дорожками 9, выполняющими функцию термопреобразователей сопротивления. Под действием разности температур между токопроводящими дорожками 9, выполняющими функцию термопреобразователей сопротивления, и местами закрепления свободных концов 8 термоэлектрических преобразователей 3 в винтовых клеммах 7 образуется пропорциональная упомянутой разности температур термоэлектродвижущая сила - напряжение. Это напряжение через винтовые клеммы 7 и токопроводящие дорожки 9 передается в разъем 4 для подключения линии связи с вторичной аппаратурой. Во вторичной аппаратуре измерение температуры происходит путем сложения измеренной разности температур свободных концов 8 термоэлектрических преобразователей 3 и температуры токопроводящих дорожек 9.