Термоелектричний сенсор теплового потоку

Реферат: Термоелектричний сенсор теплового потоку складається з корпусу, з'єднаних в послідовне електричне коло термопарних елементів, що містять напівпровідникові вітки n- та p-типів провідності, проміжки між якими заповнені електроізоляційним епоксидним компаундом. Матеріал напівпровідникових віток n- та р-типів провідності є пористим. UA 114399 U (12) UA 114399 U UA 114399 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до області теплометрії, зокрема до вимірювальної техніки для визначення густини теплового потоку, та призначена для отримання інформації про характер тепловиділення біологічних об'єктів. Відомі термопарні термоелектричні сенсори теплового потоку, засновані на використанні термоелектричного ефекту Зеєбека [1, 2]. До таких сенсорів відносяться термоелектричний перетворювач теплового потоку [3], термоелектричний датчик для попередньої діагностики запальних процесів молочних залоз [4, 5], термоелектричний медичний тепломір [6], термоелектричний сенсор для вимірювання температури і теплового потоку [7], термоелектричний датчик для ортопедії [8] та ін. З відомих аналогів найбільш близьким по технічній суті є термоелектричний перетворювач [9]. Термоелектричний перетворювач складається з корпусу, з'єднаних в послідовне електричне коло термопарних елементів, проміжки між якими заповнені електроізоляційним епоксидним компаундом. Робочі спаї термопарних елементів ізольовані від оточуючого середовища електроізоляційними теплопровідними пластинами. Принцип роботи такого перетворювача полягає у перетворенні теплового потоку в еквівалентний за величиною електричний сигнал, 2 який виводиться на дисплей приладу в одиницях густини теплового потоку (Вт/см ). Недоліком вказаного термоелектричного перетворювача є спотворення, яке відбувається при безпосередньому вимірюванні теплового потоку контактним способом, що призводить до виникнення похибки вимірювань. Тому задачею запропонованої корисної моделі є підвищення точності вимірювань при визначенні теплового потоку шляхом врахування випаровування з поверхні тіла людини при підвищених температурах оточуючого середовища. Вказана задача розв'язується тим, що у термоелектричному сенсорі теплового потоку матеріал напівпровідникових віток n- та p-типів провідності є пористим. Відповідність критерію "новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена ознака не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для термоелектричного сенсора теплового потоку, яке полягає в тому, що матеріал напівпровідникових віток n- та p-типів провідності є пористим. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів - матеріал напівпровідникових віток n- та р-типів провідності є пористим - забезпечує заявленому пристрою необхідний "винахідницький рівень". Промислове використання запропонованого термоелектричного сенсора теплового потоку не вимагає застосування спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. Термоелектричний сенсор теплового потоку складається з корпусу із електричними виводами, з'єднаних в послідовне електричне коло термопарних елементів, що містять напівпровідникові вітки n- та р-типів провідності, проміжки між якими заповнені електроізоляційним епоксидним компаундом. Матеріал напівпровідникових віток n- та p-типів провідності є пористим. Вказаний термоелектричний сенсор теплового потоку під'єднується до електронного вимірювального блоку, який містить перетворювач сигналу та цифровий дисплей для індикації значення густини теплового потоку. Запропонований термоелектричний сенсор теплового потоку працює наступним чином. При прикладанні термоелектричного сенсора до об'єкту дослідження створюється градієнт температур між відповідними гранями сенсора, який внаслідок ефекту Зеєбека приводить до генерування в термопарних елементах термоелектрорушійної сили (термоЕРС), що пропорційна значенню густини теплового потоку згідно вольт-ватної характеристики для даної температури сенсора. При підвищених температурах оточуючого середовища через пористий термоелектричний матеріал напівпровідникових віток n- та p-типів провідності тепловиділення у вигляді вологи перетікає з поверхні тіла людини на зовнішню сторону термоелектричного сенсора теплового потоку та випаровується. Таким чином, мінімізуються похибки вимірювань термоелектричним сенсором теплового потоку шляхом врахування випаровування з поверхні тіла людини при підвищених температурах оточуючого середовища. Запропонований термоелектричний сенсор теплового потоку є перспективним для використання у теплометричних вимірюваннях, зокрема при вимірюванні тепловиділення з поверхні тіла людини контактним способом. Джерела інформації: 1. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наукова думка, 1979. - 768 с. 1 UA 114399 U 5 10 15 20 2. Геращенко О.А. Основы теплометрии. - Киев: Наукова думка, 1971. - 192 с. 3. Patent US 4198859. Heat flow probe / Ludwig K. Holtermann. - 1980. 4. Пат. 53104 Україна, МПК H01L 35/00. Датчик для попередньої діагностики запальних процесів молочних залоз / Ащеулов А.А., Клепіковський А.В., Кушнерик Л.Я., Раренко А.І., Черченко В.І.; Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича. - № u2002031955; заявл. 12.03.2002; опубл. 15.01.2003, Бюл. № 1. 5. Ащеулов А.А., Кушнерик Л.Я. Термоэлектрический прибор для медико-биологической экспресс-диагностики // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. № 4. - 2004. - с. 38-39. 6. Пат. 71619 Україна, МПК H01L 35/00. Термоелектричний медичний тепломір / Анатичук Л.І., Кобилянський P.P.; Інститут термоелектрики. - № u201114007; заявл. 28.11.11; опубл. 25.07.12, Бюл. № 14. 7. Пат. 72032 Україна, МПК H01L 35/00. Термоелектричний сенсор для вимірювання температури і теплового потоку / Анатичук Л.І., Кобилянський P.P.; Інститут термоелектрики. № u201114005; заявл. 28.11.11; опубл. 10.08.12, Бюл. № 15. 8. Демчук Б.М., Кушнерик Л.Я., Рубленик І.М. Термоелектричні датчики для ортопедії // Термоелектрика. - 2002. - № 4. - С. 80-85. 9. Анатычук Л.И., Кобылянский P.P. Термоэлектрические преобразователи для градиентных тепломеров // Доклады XIII Межгосударственного семинара "Термоэлектрики и их применения" 13-14 ноября 2012 г. - Санкт-Петербург, Россия. - 2012. - с. 440-444. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Термоелектричний сенсор теплового потоку, що складається з корпусу, з'єднаних в послідовне електричне коло термопарних елементів, що містять напівпровідникові вітки n- та p-типів провідності, проміжки між якими заповнені електроізоляційним епоксидним компаундом, який відрізняється тим, що матеріал напівпровідникових віток n- та р-типів провідності є пористим. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2