Главная >  Продольные короткозамкнутые термоэлементы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [ 86 ] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

ч о

<n

о о о со о -

ill

-<N

ю о о о

о £ о

я: О м

- Q-

2 §! И

I h I

о ю оо


iii!

о о.

I 2

ю II °°

п I-

н S с

.3 я

с <и . о-£ я с

Оё- =

о) У о га g-

- S Ш S S S *

я я с

о е- о я *

>г ч: - СП 1-1. О-S*Era

а га S S

га га

СП

о) а) 2 iu ш н

я я я l-i

о) S о) со <v

ч ч ч я я

I л S

в о я

о в: к

m д о га я

o-oj о

о ё с

га

са я

g-e.

i- !-

га СЗ

га я

ё I-

а я СП ja

(u я в си

я о. й

в СО О О.

!- с

га g

1 m-я - <u га о.

разователях получено отклонение от квадратичности преобразования не более 0,01%. На тщательно подобранных преобразователях погрешность асимметрии не превышает 0,002% [3]. Изменения характеристик при измерениях через три месяца дали расхождения не более ±0,01% [19].

Для реализации метода равных температур разработаны преобразователи с двумя нагревателями. Данные о таких преобразователях [67] приведены в табл. XII. 12.

Таблица XII.12 Параметры преобразователей для установки УВАФ-1 [22]

Параметр

С одним нагревателем

С двумя нагревателями

Номинальный ток нагрева-

теля, мА

основного

i 30

вспомогательного

ТермоЭДС при номинальном

14-15

14-15

токе, мВ

Сопротивление нагревате-

лей. Ом

основного

11,5-12

11,5-12

вспомогательного

11.5-12

Сопротивление изоляции. Ом

1.10

между основным нагре-

вателем и термопарой

между вспомогательным

нагревателем и термопарой

Емкость между нагревате-

лем и термопарой, пФ,

не более

Отклонение вольт-амперной

0,03

0,03

характеристики от квад-

ратичной, %

Зависимость термоЭДС от

0,004

0,004

полярности постоянного

тока, %, не более

Инерционность, с, ие более

Материал

нагревателя

Константан

Константан

термопар

Хромель-копель

Хромель-копель

В работах [123. 126] сообщается о разработке многоэлементных преобразователей в Национальной физической лаборатории Англии. Отличительной особенностью этих преобразователей является применение термоэлектрической батареи, изготовленной путем осаждения меди на констаитаиовые проводники. Применена технология, используемая в термоэлектрических приемниках излучения [129]. Методика изготовления показана иа рис- XII. 60. Толщина покрытий




выбирается такой, чтобы несущественно сказывалась противоЭДС, вызванная вихревыми токами, и минимально шунтировался тепловой поток через термопары. Количество термопар 40-160, холодные спаи расположены на медном блоке. Нагреватель бифилярнын, изготовлен из двух скрученных проводников длиной около 2,5 см. Преобразователь помещается в стеклянную колбу и вакуумируется.

Эквивалентная схема преобразователя приведена на рис. XII. 61. Из нее следует, что развиваемое термобатареей напряжение

E=.N,AT{a-a-, (XII.76)


Рис. XII.60. Стадии изготовления многоэлементного термопреобразователя:

а - покрытие бакелитового каркаса 1 полистироловой пленкой толщиной I 0,25 мм; б - крепление нагревателя 2 на полистироловую пленку и слюды 3 толщиной 0,025 мм; в - монтаж медного электрода 4 и намотка константаиовой спирали Б; г - электролитическое осаждение меди на участке 6, 7 спирали, растворение полистирола, освобождение спирали от каркаса [126].

где а - термоЭДС пары медь-константан, Nj- количество эле--меитов, АГ - перепад температуры между колодками и горячими спаями.

Связь между развиваемым термобатареей напряжением и количеством элементов приведена на рис. XII. 62. Несущественное возрастание напряжения при увеличении количества элементов обусловлено одновременным уменьшением теплового сопротивления батареи и, следовательно, перепада температуры.

Получены следующие характеристики преобразователей: термоЭДС до 35 мВ/К, при нагреве спаев до 40° С выходное напряжение достигает 100 мВ (батарея из 80 спаев). Изменение термоЭДС при изменении направления тока не превышает 10~*%. Такая малая погрешность объясняется тем, что спаи нагревателя с медными проводниками расположены рядом и могут находиться в хорошем тепловом контакте Друг с другом, поэтому влияние эффекта Пельтье на распределение температуры в нагревателе незначительно. Ослаблено и влияние эффекта Томсона - проводники нагревателя

lEn тепловом контакте, поэтому превышение

n!n=vf нагревателя компенсируется таким же

п!п° fn = РУ - Р* .хода в режим составляет около 10 с, емкость между спаями и нагревателем 1-1,5 пФ ем-тчпТи ° ° отношению к корпусу 15-20 пФ, номинальный ток 30 мА. Частотные погрешности до 10 кГц не обнаружены.

Л-4-



80 120 160 УУ тэ

термоэлектрической батареи с

rRs [R2R3 гз 2 з

Рис. XII.61. Эквивалентная схема гальваническим покрытием:,

/ - нагреватель; 2 - холодильник; 3 - термобатарея; R, - сопротивление кон-стаитановой ветви: R R,- эквивалентные сопротивления константана и меди в биметаллической ветви [126].

Рис. XII.62. Зависимость выходного сигнала многоэлементного преобразователя от количества термопар при различных токах через нагреватель:

5 - / = 50 мА; 3, 4 - I = 25 мА; 2, 4 - измерения в воздушной среде; /, 3- измерения в вакууме [126].


Рис. XII.63. Конструкция многоэлементного преобразователя с термобатареей, изготовленной гальваническим методом- Р

-;:иГГ\11?лтв-;;Т-% -реходы; ...ОСНО-

Рис. XII.64. Дифференциальный многоэлементный преобразователь с термобатареей из константана и гальванически осажденной меди-[176] !° ° - Дная ветвь; Sпреобразователь в корпусе



Разновидности конструкций многоэлементных преобразователей с термобатареями, изготовленными гальваническим покрытием [90], приведены на рис. XII. 63, XII. 64. Конструкция двухэлементного мембранного преобразователя представлена на рис. XII. 65.

Улучшение характеристик воздушных многоэлементных преобразователей достигается при изготовле-

Рис. XII.65. Схема мембранного термопреобразователя:

1, 3 - трубчатые токоподводы; 2 - мембранный нагреватель; 4 - платиновые теплопереходы; 5 - электронзоляция и спаи термопар [84].

Свойства опытных многоэлементных преобразователей из микропровода [24\


иии нагревателя и термобатареи из микропровода [24]. Опитные

образцы таких преобразователей изготовлены из микропровода в стеклянной изоляции: материал нагревателя - манганин и сплав Н63ГХ, материал термопар - хромель и копель. Батарея содержит 15-20 термопар. Монтаж преобразователей произведен на .массивном медном основании, конструкция помещена в термо-(статированный герметичный корпус, ветви термопар соединены конденсаторной сваркой, соединение нагревателя с термобатареей произведено коллоидным серебром. Параметры преобразователей приведены в табл. XII. 13.

ПО Микропровод разработаны преобразователи Т200 с одним нагревателем и Т201 с двумя нагревателями; номинальный ток 30 мА, I сопротивление термопар 100-200 Ом, квадратичность 0,03%, диапазон частот 40-20 000 Гц, термоЭДС 13,5-15 мВ, сопротивление нагревателя Т201 - 15,5 ± 0,3 Ом, Т200 - 14,3 ± 0,3 Ом. Масса не более 140 г, диаметр 33 мм, высота 46 мм.

Таблица XII.13

Параметры ряда исходных термопреобразователей [6]

Ток нагревателя, мА

ТермоЭДС, мВ

Сопротивление нагревателя. Ом

Сопротивление термопары.

Материал нагревателя

Погрешность асимметрии.

Емкость между нагревателем и термопарой, пФ

Нестабильность во времени, %/ч

Изменение ЭДС при изменении температуры на 10° С, %

Сопротивление изоляции. Ом

Квадратичность

преобразования

Частотная погрешность при 20 кГц

15,45

Манганин

0,007

0,003

0,08

0,5-10-4

15,90

Н63ГХ

0,004

0,003

0,07

0,5-10-4

. 26,97

Н63ГХ

0,004

0,001

0,5-10-4

27,95

Н63ГХ

0,005

0,001

0,5-10-4

Таблица XII.I4

Диапазон частот

Конструкция исходных преобразователей

Номинальное напряжение, В

НомНЕ1аль-ная сила тока, мА

Характеристика термопреобразователей при сопротивлении нагревателя 100 Ом

Добавочный резистор

Нагреватель линейный

Термопрра

ТермоЭДС, мВ

Сопротивление, Ом

Материал

20 Гц - 100 кГц

Коаксиальная, с воз-

Нихром

Хромель -

душным бесконтакт-

копель

ным многоэлементным

То же

Манганиновый

термопреобразователем

микропровод

и со сменными блока-

ми резисторов

3000

20 000

60 000



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [ 86 ] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126