Термоэлектрический преобразователь балансомера

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Кривонощенко Владимир Иванович Казеев Юрий Иванович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Термоэлектрический преобразователь балансомера, содержащий плоскую термобатарею, размещенную внутри затвердевшей основы, конфигурация которой подобна форме плоской термобатареи, и два приемника солнечной радиации, присоединенные к обеим плоскопараллельным поверхностям затвердевшей основы, отличающийся тем, что затвердевшая основа выполнена из эпоксидной смолы с наполнителем, а два приемника солнечной радиации созданы из слоя влагозащитного лака, нанесенного на обе плоскопараллельные поверхности затвердевшей основы. Полезная модель относится к измерительной технике в области метеорологии, в частности к актинометрии, и является основным конструктивным элементом балансомера,предназначенного для определения радиационного баланса, то есть интенсивности остаточной солнечной радиации деятельной земной поверхности. Известен термоэлектрический преобразователь балансомера, содержащий плоскую термобатарею, размещенную внутри затвердевшей основы, повторяющей форму плоской термобатареи, и два приемника солнечной радиации, присоединенных к обеим плоскопараллельным поверхностям затвердевшей основы, под которыми расположены термопары термобатареи 1. 52252009.04.30 При проведении измерений все виды солнечной радиации, приходящей к деятельной земной поверхности, нагревают плоскую приемную поверхность термоэлектрического преобразователя балансомера, обращенную вверх, а все виды радиации, уходящей от деятельной земной поверхности, нагревают вторую плоскую приемную поверхность термоэлектрического преобразователя, обращенную вниз. Разность температур этих поверхностей создает на выходе термоэлектрического преобразователя балансомера напряжение,пропорциональное радиационному балансу деятельной поверхности земли. При изготовлении известного термоэлектрического преобразователя для придания ему плоской прямоугольной формы и для защиты термобатареи от влаги ее заливают расплавленным шеллаком. При этом на две наружные поверхности шеллака, под которыми расположены термопары термобатареи, накладывают пластины тонкой медной фольги,плотно соединяющиеся с шеллаком при его затвердевании. Обе пластины фольги, покрытые черной краской, являются приемными поверхностями термоэлектрического преобразователя балансомера, которые, нагреваясь под действием солнечной радиации, передают тепло всем термопарам термобатареи. Однако при затвердевании шеллака под фольгой всегда образуется некоторое количество микропустот (воздушных промежутков), являющихся термоизоляторами, да и сама фольга создает дополнительный тепловой барьер для передачи тепла термопарам термобатареи, что снижает точность измерений балансомера. Кроме того, шеллак является хрупким материалом, склонным к растрескиванию. При неосторожном обращении с балансомером или из-за резкого перепада температур в шеллаке могут образоваться микротрещины, через которые вовнутрь термоэлектрического преобразователя проникает как влага, так и другие агрессивные компоненты атмосферы. Это приводит к коррозионному разрушению термобатареи, особенно если метеостанция находится вблизи моря или около промышленных предприятий с химическим производством. Растрескивание шеллака способствует также проникновению влаги и атмосферного воздуха под медную фольгу. Постепенно воздушные промежутки под фольгой увеличиваются, она местами отстает от шеллака и вспучивается, что со временем делает термоэлектрический преобразователь балансомера непригодным для дальнейшей эксплуатации. Таким образом, все указанные недостатки, обусловленные использованием шеллака в качестве затвердевшей основы и медной фольги в качестве приемных поверхностей в известном термоэлектрическом преобразователе балансомера, снижают точность измерений и надежность эксплуатации, сокращают срок его службы. Задачей разработки полезной модели является повышение точности измерений, надежности при эксплуатации термоэлектрического преобразователя балансомера и увеличение срока его службы. Поставленная задача решается тем, что в термоэлектрическом преобразователе балансомера, содержащем плоскую термобатарею, размещенную внутри затвердевшей основы,конфигурация которой подобна форме плоской термобатареи, и два приемника солнечной радиации, присоединенные к обеим плоскопараллельным поверхностям затвердевшей основы, в отличие от прототипа, затвердевшая основа выполнена из эпоксидной смолы с наполнителем, а два приемника солнечной радиации созданы из слоя влагозащитного лака,нанесенного на обе плоскопараллельные поверхности затвердевшей основы. Выполнение затвердевшей основы из эпоксидной смолы предотвращает растрескивание основы в результате температурных и механических нагрузок из-за ее упругих свойств. Введение в эпоксидную смолу наполнителя, например молотого пылевидного кварца, придает затвердевшей основе механическую прочность и твердость, что предотвращает ее деформацию, коробление и нарушение плоскостности приемных поверхностей термоэлектрического преобразователя балансомера при высоких или низких температурах воздуха. 2 52252009.04.30 Слой влагозащитного лака, которым покрывают затвердевшую основу, растекаясь перед высыханием по ее плоскостям, создает ровные поверхности с высокой адгезией к основе, которые являются приемниками солнечной радиации. За счет этого полностью исключается разрушающее воздействие влаги и вредных компонентов окружающей среды на термобатарею, расположенную внутри затвердевшей основы. Все это обеспечивает высокую точность измерений, надежность при эксплуатации и увеличивает срок службы термоэлектрического преобразователя балансомера. На чертеже изображена схема термоэлектрического преобразователя балансомера. Термоэлектрический преобразователь балансомера содержит термобатарею 1, размещенную внутри затвердевшей основы 2. Термобатарея 1 составлена из десяти одинарных термобатарей, соединенных между собой последовательно. Каждая одинарная термобатарея состоит из термопар 3 медь-константан, образованных на витках константановой ленты сечением 0,350,03 мм, намотанной в виде спирали на медном бруске, обернутом предварительно изолирующей прокладкой из бумаги толщиной 0,04 мм. Половина каждого витка константановой ленты гальванически обмеднена, поэтому на каждом витке начало и конец медного слоя являются диаметрально расположенными термопарами 3. Все одинарные термобатареи уложены горизонтально в одной плоскости таким образом, чтобы в термобатарее 1 были образованы ряды термопар 3 - верхние и нижние, в каждом из которых может быть создано по 300500 термопар 3. Затвердевшая основа приготовлена из эпоксидной смолы К-153 с наполнителем, например, из кварца молотого пылевидного марки А (ГОСТ 9077-82). Конфигурация затвердевшей основы 2, повторяющая форму плоской термобатареи 1, обеспечивается заливкой эпоксидной смолой с наполнителем термобатареи 1, установленной в специальной прессформе, имеющей вид плоского прямоугольника. Смола с наполнителем перед заливкой в пресс-форму вакуумируется для обезгаживания. Первый 4 и второй 5 приемники солнечной радиации, под которыми расположены ряды термопар 3, образованы слоем влагозащитного лака, нанесенного на затвердевшую основу 2. Оба приемника солнечной радиации 4 и 5 покрыты черной глубоко матовой краской для обеспечения эффекта максимального поглощения солнечной радиации. Термоэлектрический преобразователь балансомера работает следующим образом. Балансомер ориентируется термоэлектрическим преобразователем горизонтально относительно земной поверхности и закрепляется на метеорологической стойке. Конструктивно термобатарея 1 термоэлектрического преобразователя создана таким образом, что суммарные термо-ЭДС верхних и нижних рядов термопар 3, расположенных соответственно под первым 4 и вторым 5 приемниками солнечной радиации, направлены навстречу друг другу. Поэтому при нагревании их солнечным излучением и излучением, отраженным от земли, выходное напряжение термоэлектрического преобразователя балансомера будут равно разности этих термо-ЭДС и соответствовать радиационному балансу деятельной земной поверхности. Это напряжение поступает на вход измерительного прибора и регистрируется оператором. Таким образом, предлагаемая конструкция термоэлектрического преобразователя балансомера позволяет повысить точность измерений, надежность при эксплуатации и увеличить срок его службы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3