МИКРОИЗЛУЧАТЕЛЬ
MICRO-RADIATOR

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения характеристик газовых потоков.
Известен источник инфракрасного излучения - глобар, конструкция которого представлена в виде стержня, изготовленного из поликристаллического карбида кремния диаметром 6…8 мм и длиной порядка 50…250 мм, нагреваемый пропускаемым через него электрическим током до температуры порядка 750÷1500 K (см. Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники. 1978, с.92).
Недостатком такого излучателя является сложность конструкции, обусловленная в частности использованием электрического тока для нагрева тела излучателя, необходимостью жидкостной системы охлаждения электрических контактов, а также большой коэффициент тепловой инерции из-за значительных размеров и массы конструкции.
Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип микроизлучатель в виде пирометрического зонда, состоящий из излучающей площадки круглой формы и держателя, нагрев которого осуществляется за счет процессов теплопередачи (конвекция + тепловая радиация) из окружающей среды (см. Карачинов В.А., Ильин С.В., Карачинов Д.В. Пирометрические зонды на основе карбида кремния // Письма в ЖТФ. - 2005. Т.31. Вып.11. - С.2-3).
Недостатками такого микроизлучателя являются сильная кондуктивная связь между излучающей площадкой и держателем и, как следствие, невысокая степень изотермичности излучающей поверхности (неравномерное температурное поле); значительное лобовое гидравлическое сопротивление излучателя поперечному потоку газа либо жидкости, которое может приводить к механическому разрушению микроизлучателя; невозможность видеонаблюдения объектов через раскаленный слой материала микроизлучателя.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение степени изотермичности излучающей поверхности, повышение надежности и расширение функциональной возможности микроизлучателя за счет изменения его конструкции.
Для решения данной задачи предложена конструкция микроизлучателя в виде пирометрического зонда из монокристаллического карбида кремния, состоящая из излучающей площадки круглой формы и держателя и содержащая, по крайней мере, одно сквозное отверстие, расположенное на держателе. При этом нагрев микроизлучателя, как и в прототипе, осуществляется за счет процессов теплопередачи (конвекция + тепловая радиация) из окружающей среды.
На фиг.1 изображен общий вид конструкции микроизлучателя.
Устройство состоит из излучающей площадки 1, держателя 2 и отверстия 3.
Устройство работает следующим образом: одним из известных способов микроизлучатель помещают в заданную область исследуемого нагретого газового потока. За счет известных основных механизмов теплопередачи из газового потока, таких как конвекция и тепловое излучение, конструкция микроизлучателя нагревается и его поверхность излучает световой поток в окружающее пространство. Известными техническими средствами, например телевизионным пирометром, регистрируют светящееся изображение (яркостный контраст) микроизлучателя, а через сквозное отверстие в держателе - изображение исследуемых объектов.
Предлагаемое изобретение позволяет получить следующий технический результат: повышение степени изотермичности излучающей поверхности, уменьшение лобового гидравлического сопротивления микроизлучателя, возможность видеонаблюдения объектов, находящихся за микроизлучателем, за счет создания в конструкции микроизлучателя, по крайней мере, одного отверстия, расположенного на держателе. Тем самым уменьшается кондуктивная связь между излучающей площадкой и держателем за счет увеличения термического сопротивления (см. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Высшая школа,1984. с.30-31), а следовательно, выравнивается температурное поле излучающей поверхности, т.е. повышается ее степень изотермичности. Кроме того, создание отверстия повышает быстродействие микроизлучателя за счет снижения массы конструкции (см. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Высшая школа, 1984, с.51.) и значительно уменьшает лобовое гидравлическое сопротивление конструкции микроизлучателя поперечному потоку газа либо жидкости за счет уменьшения площади поверхности. Сквозное отверстие в держателе также играет роль блокиратора трещин, что повышает порог механического разрушения микроизлучателя, а следовательно, и его надежность (см. Самсонов Г.В., Винницкий И.М. Тугоплавкие соединения (справочник). - М.: Металлургия, 1976, с.287-292.).
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет:
- повысить степень изотермичности излучающей поверхности микроизлучателя;
- уменьшить лобовое гидравлическое сопротивление конструкции микроизлучателя;
- повысить надежность конструкции;
- расширить функциональные возможности микроизлучателя;
- повысить быстродействие микроизлучателя.