Термоелектричний датчик температури

МПК G 01 К 7/02 ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРИ Винахід відноситься до техніки вимірювання температур і може бути використаний в хімічній технології, зокрема в технології вирощування монокристалів. Відомий термоелектричний датчик температури, який містить два термоелектроди з різних металевих сплавів та зварених кінц,ями. Кожен is електродів розміщений в порожнині трубки із термостійкого матеріалу, то запобігав від електричного контакту один з одним. Працює датчик таким чином. Вільні кінці датчика від'єднують до пристрою для вимірювання електрорушійної сили, а місце зварки електродів розмішують в досліджуване середовище. При різниці температур спаю та вільних кінців в термопарі виникав електрорушійна сила, по величині якої судять про температуру в досліджуваному середовищі [І] . Недоліком такого датчика є відсутність ізоляції спаю термопари від зовнішнього середовища, внаслідок чого його неможливо використати в агресивних середовищах та в безпосередній близькості від струмопровідних елементів нагрівних пристроїв. Відомий також термоелектричний датчик температури, який містить термоелементи та спай, розміщені в корпусі із термостійкого електроізолюючого матеріалу, наприклад, із фарфору [2] . Корпус запобігає безпосередній хімічній взаємодії матеріалу термоелементів із зовнішнім середовищем та електричному контакту термоелементів із струмопровїдними елементами нагрівних пристроїв. Датчик має ряд недоліків, а саме інерційність і, як наслідок, недостатня точність контролю та підтримування температури в робочій зоні. Шйбільш близьким по технічній суті є термоелектричний датчик температури, який містить два термоелектроди, кінці яких зварені в кулю, та наконечник із нержавіючої сталі із наскрізним каналом, що 2. звужується в сторону сфери. [33. Застосування наконечника дає змогу підвищити міцність та вібростійкість спаю. Недоліком описаного датчику є відсутність електроізолюючого запобіжного urapy та інерційність датчику, оскільки його конструкція не дає змоги розмістити спай в безпосередній близвкості до нагрівного електропровідного елементу, запобігти при цьому контакт з ним. Завданням винаходу в зменшення інерційності термоелектричного датчика температури при забезпеченні електроізоляції спаю електро дів. Поставлене завдання досягається таким чином, що термоелектричний датчик температури, який містить два термоелектроди, кінці яких зварені в кулю та наконечник із наскрізним каналом, який звужується в сторону кулі, відрізняється тим, що радіус найменшого поперечного перерізу каналу наконечника менше радіуса кулі, причому лінія торкання кулі до внутрішньої поверхні наконечника розміщена вік торця наконечника на віддаль І ^R , де R. - радіус кулі, а наконечник виготовлений із електроізоляціонного матеріалу. За рахунок того, що радіус найменшого поперечного перерізу каналу наконечника менший за радіус кулі, спай датчика розмітаєнийвв каналі наконечника, фіксується в ньому на певній віддалі від торця наконечника. Оскільки розміри та форма порожнини наконечника вибрані таким чином, що поверхня кулі не виступає за площину вихідного отвору наконечника, виключається електричний контак кулі з будь-якою плоскою поверхнею за межами порожнини наконечника. При цьому можливо реалізувати достатньо малу товщину проміжку між кулею та зовнішнім тілом, що дає змогу зменшити інерційність термоелектричного датчика температури. На малюнку схематично представлена конструкція запропонованого термоелектричного датчика температури. Термоелементи І, виготовлені із різних матеріалів, з'єднані спаєм 2 сферичної форми. Спай ? розмішений в порожнині наконечника 4. З, в якому є порожнина, шо звужується в бік спаю 2. Працює пристрій таким чином. Спай 2 разом з наконечником 3 розміщують в безпосередній близькості від тіла, температура якого вимірюється. При цьому наконечник своїм зовнішнім кінцем може знаходитись в механічному контакті з тілом, а спай термоелементів розмішений на деякій віддалі від тіла. Теплообмін між тілом та спаєм відбу-вається в основному через промі жодними, розмір якого можна зробити як завгодно малим. В конкретному виконанні термоелектричний датчик температури містить термоелементи з хромелевог$та алюмелевого проводів діаметром перерізу 0,4 мм. Діаметр кулі спаю 1,2 мм. Наконечник виготовлений із топленого кварцу в вигляді трубки довжиною 32 мм та звуженого на кінці. Більший діаметр порожнини трубки становить 2 мм, менший -0,8 мм. Віддаль від поверхні спаю до торця трубки дорівнює 0,2 мм. Проведено випробування запропонованого термоелектричного датчика температури. Спай термопари разом з наконечником закріплюють в безпосередній близькості від витка нагрівача печі опору. Сигнал з датчика подають на систему регулювання температури ВРТ-3. Проведені процеси вирощування монокристалу потрійного халькогеніду. Випробуванню підлягали також датчик-прототип, який ізолювали від намотки нагрівача шаром слюди. Випробування запропонованого датчика та датчика-прототипа показали, що амплітуда коливань температури в робочій зоні печі опору при використанні запропонованого датчика становить 0,3 К, а при застосуванні датчика-прототипа 0,8 К при однаковій чутливості реєструючого приладу та виконавчого пристрою. Таким чином, запропонована конструкція термоелектричного датчика температури забезпечує зменшення інерційності датчика та запобігає електричному контакту спаю датчика з поверхнею зовнішніх тіл. б. Винахід може бути використаний в промисловості, зокрема на підприємствах, де застосовується технологія вирощування монокристалів, а також на підприємствах по виготовленню техніки вимірювання. Керівник Ужгородського відділення елементів 1 структур оптоінформатики Інституту проблем реєстрації Інформації НАН України ^^/^ L' t* БогдановаБорець 0«В< ФОШУМ ВИНАХОДУ Термоелектричний датчик температури, який містить два термо» електроди, кінці яких зварені в кулю та наконечник Із наскрізним каналом, який звужується в сторону кулі, відрізняється тим, що радіус найменшого поперечного перерізу каналу наконечника менший за радіус кулі, причому лінія торкання кулі до внутрішньої поверхні наконечника розміщена від торця наконечника на віддаль & ^ R де R - радіус кулі, а наконечник виготовлений Із електроізоляційного матеріалу. Джерела Інформації. 1« Берг Л.ІЧ, Бурмистрова НЛІ., Озерова МЛ., Цуринрв Г.Г. Практическое руководство по термографии.- Изд. Казанского университета, 1967, 48 с. 2, Авторское свидетельство СССР Л1191751, кл. G 01 К 7/02, бш. Л 42. 3. Авторское свидетельство СССР №1278619, кл. G 01 К 7/02. бюд. № 47 - прототип. Керівник Ужгородського відділення елементів 1 структур Інституту проблем ЦІІ.НАН України у(! л$^ оптоінформатики реєстрації ^ Богданова-Борець О.В. ТЕРЙСЕЛЕКТРИЧНК!! ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРИ І Фіг. 1 Азтори: Шпирко Г.М. Богданова-Борець О.В. Ткаченкс Б.1.