Термоелектричний сенсор для вимірювання температури і теплового потоку

Реферат: UA 72032 U UA 72032 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до вимірювальної техніки, зокрема до термоелектричних приладів для визначення температури та густини теплового потоку з відповідної ділянки людського організму. Відомі батарейні термоелектричні сенсори теплового потоку, засновані на використанні термоелектричного ефекту Зеєбека [1, 2]. До таких сенсорів відносяться термоелектричний перетворювач теплового потоку [3], датчик теплового потоку, що містить вільно обертаючий на осі вал, по зовнішній поверхні якого розміщені термоелектричні модулі [4], термоелектричний датчик для медико-біологічної експрес-діагностики [5] та ін. З відомих аналогів найбільш близьким по технічній суті є термоелектричний первинний перетворювач теплового потоку [6]. Перетворювач містить термопарну батарею, яка складається із сукупності з'єднаних в послідовне електричне коло напівпровідникових термопарних елементів, корпус із електричними виводами та вимірювач температури, за який використовується металева термопара. Принцип роботи такого перетворювача полягає у перетворенні теплового потоку в еквівалентний за величиною електричний сигнал, який 2 виводиться на дисплей приладу в одиницях густини теплового потоку (Вт/см ). Одночасно при вимірюванні теплового потоку відбувається вимірювання температури поверхні тіла людини, з якою контактує термоелектричний перетворювач. Недоліком вказаного перетворювача є наявність додаткового вимірювача температури, який повинен бути розміщений на контактній поверхні термоперетворювача і в будь-який момент може бути пошкоджений механічним чином. Тому задачею запропонованої корисної моделі є спрощення конструкції термоелектричного сенсора та підвищення його чутливості у вузькому температурному діапазоні. Вказана задача розв'язується тим, що в термоелектричному сенсорі для вимірювання температури і теплового потоку, який містить термопарну батарею, що складається із сукупності з'єднаних в послідовне електричне коло напівпровідникових термопарних елементів, та корпус із електричними виводами, як вимірювач температури використовується термопарна батарея, по зміні опору якої визначається температура. Відповідність критерію "новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для термоелектричного сенсора вимірювання температури і теплового потоку, яке полягає в тому, що як вимірювач температури використовується термопарна батарея, по зміні опору якої визначається температура. Промислове використання запропонованого термоелектричного сенсора для вимірювання температури і теплового потоку не вимагає застосування спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. На Фіг.1 представлено схематичну конструкцію термоелектричного сенсора для вимірювання температури і теплового потоку. Термоелектричний сенсор містить термопарну батарею 1, яка складається із сукупності з'єднаних в послідовне електричне коло напівпровідникових термопарних елементів 2, між рядами яких знаходяться наскрізні повітряні проміжки 3 та корпус 4 із електричними виводами 5. Вказаний термоелектричний сенсор для вимірювання температури і теплового потоку під'єднується до електронного блока, який містить перетворювач сигналу та цифровий дисплей для індикації значення густини теплового потоку. До складу пристрою входить також спеціальне кріплення, яке призначене для його фіксації на будь-якій ділянці тіла людини. Запропонований термоелектричний сенсор для вимірювання температури і теплового потоку працює наступним чином. При прикладанні термоелектричного сенсора до об'єкту дослідження створюється градієнт температур між відповідними гранями сенсора, внаслідок чого генерується термоелектрорушійна сила (термоЕРС). Величина термоЕРС відповідає значенню теплового потоку, що проходить через термоелектричний сенсор і створює відповідний градієнт температури. Провівши спеціальне градуювання можна точно визначити величину теплового потоку з відповідної ділянки тіла людини та представити значення в 2 одиницях густини теплового потоку (Вт/см ). Одночасно при вимірюванні теплового потоку можна визначити температуру об'єкта дослідження, вимірюючи при цьому електричний опір термопарної батареї. По зміні опору термопарної батареї можна точно визначити температуру поверхні об'єкта дослідження в області контакту з термоелектричним сенсором. Попередні випробування заявленого термоелектричного сенсора для вимірювання температури і теплового потоку показали, що він перспективний для діагностики здорових та ушкоджених органів і ділянок тканини тіла людини, контролю за процесом лікування, аналізу стану організму в екстремальних умовах та визначення допустимих фізичних навантажень. Термоелектричний сенсор для вимірювання температури і теплового потоку дає можливість 1 UA 72032 U 5 10 виявляти на ранніх стадіях запальні процеси людського організму та проводити експресдіагностику під час масового огляду пацієнтів. Джерела інформації: 1. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наукова думка, 1979.-768 с. 2. Геращенко О.А., Федоров В.Г. Тепловые и температурные измерения. - К.: Наукова думка, 1965.-304 с. 3. Patent US 5702185. Heat flow transducer // 1997. 4. Патент RU 2215272. Датчик теплового потока // 2003. 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. ДСТУ 3756-98 (ГОСТ 30619-98). Перетворювачі теплового потоку термоелектричні загального призначення. Загальні технічні умови // 2000. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Термоелектричний сенсор для вимірювання температури і теплового потоку, що містить термопарну батарею, яка складається із сукупності з'єднаних в послідовне електричне коло напівпровідникових термопарних елементів, та корпус із електричними виводами, який відрізняється тим, що як вимірювач температури використовується термопарна батарея, по зміні опору якої визначається температура. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2