Балансомер

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Казеев Юрий Иванович Кривонощенко Владимир Иванович Кардаш Галина Анатольевна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Балансомер, содержащий корпус, состоящий из двух наложенных друг на друга и соединенных между собой пластин, чувствительный элемент с двумя приемными поверхностями, расположенными в отверстиях пластин корпуса, и рукоятку для крепления на стойке, отличающийся тем, что на наружных поверхностях обеих пластин корпуса герметично установлены сферообразные прозрачные колпаки, а на внутренней поверхности одной из пластин корпуса выполнена канавка, в которую помещена герметизирующая прокладка. 42522008.02.28 Полезная модель относится к измерительной технике в области метеорологии, в частности к актинометрии, и служит для определения радиационного баланса, то есть интенсивности остаточной радиации деятельной земной поверхности, а также может быть использована в других областях техники для измерения разности температур в условиях повышенной влажности или загрязнения окружающей среды агрессивными химическими компонентами. Известен балансомер, содержащий чувствительный элемент в виде прямоугольной термобатареи, установленный в прямоугольном отверстии дискообразного корпуса, две плотно соединенные с корпусом дискообразные пластины, в которых выполнены прямоугольные отверстия для размещения в них чувствительного элемента, и рукоятку для крепления балансомера на метеорологической стойке 1. Защита термобатареи от влаги осуществляется за счет заливки ее расплавленным шеллаком или другим компаундом. На наружные слои компаунда накладывается тонкая листовая медная фольга, которая при затвердевании компаунда плотно соединяется с ним. Наиболее близким к предлагаемому решению является балансомер, содержащий корпус, состоящий из двух наложенных друг на друга и соединенных между собой пластин,чувствительный элемент с двумя приемными поверхностями, расположенными в отверстиях пластин корпуса, и рукоятку для крепления балансомера на стойке 2. Для защиты термобатареи чувствительного элемента от проникновения влаги ее заливают затвердевающим компаундом. В известных балансомерах 1, 2 тонкая медная фольга или слой компаунда, покрытые черной краской, являются приемными поверхностями чувствительного элемента, которые,нагреваясь под действием солнечной радиации, передают тепло всем элементам термобатареи. Однако при затвердевании герметика под фольгой всегда образуется некоторое количество микропор, являющихся теплоизолятором, да и сама фольга создает дополнительный тепловой барьер для чувствительного элемента, что увеличивает инерционность балансомера и снижает точность его измерений. Затвердевающие защитные компаунды с течением времени постепенно разрушаются под воздействием атмосферы, что способствует проникновению вовнутрь чувствительного элемента как влаги, так и других агрессивных компонентов. Это приводит к коррозионному разрушению термобатареи, особенно если метеостанция находится вблизи моря или около промышленных предприятий с химическим производством. Кроме того, вредное воздействие атмосферы приводит к растрескиванию и последующему разрушению слоя черной краски на приемных поверхностях чувствительного элемента. Самым существенным недостатком известных балансомеров является зависимость их показаний во время измерений от движения воздуха при возникновении (наличии) восходящих теплых или нисходящих холодных воздушных потоков и особенно ветра. Поэтому при всех измерениях рядом с балансомером устанавливают ветрометр, определяющий скорость ветра. При расчете радиационного баланса каждое показание по балансомеру умножают на поправочный множитель, величина которого соответствует определенной скорости ветра. Таблица поправочных множителей для различных скоростей ветра всегда содержится в поверочном свидетельстве, прилагаемом к каждому балансомеру. Сложность измерений и расчетов радиационного баланса при наличии ветра влияет на точность измерений и значительно увеличивает трудоемкость процесса измерений. Таким образом, все указанные недостатки снижают надежность при эксплуатации и точность измерений балансомера, сокращают срок его службы, увеличивают трудоемкость процесса измерений. Задачей разработки полезной модели является повышение надежности при эксплуатации, срока службы и точности измерений балансомера, уменьшение трудоемкости процесса измерений за счет герметизации термобатареи, особенно при работе в условиях повышенной влажности и в химически активной среде. 2 42522008.02.28 Поставленная задача решается тем, что в балансомере, содержащем корпус, состоящий из двух наложенных друг на друга и соединенных между собой пластин, чувствительный элемент с двумя приемными поверхностями, расположенными в отверстиях пластин корпуса, и рукоятку для крепления на стойке, в отличие от прототипа на наружных поверхностях обеих пластин корпуса герметично установлены сферообразные прозрачные колпаки, а на внутренней поверхности одной из пластин корпуса выполнена канавка, в которую помещена герметизирующая прокладка. Сферообразные прозрачные колпаки, герметично установленные на наружных поверхностях обеих пластин, защищают приемные поверхности чувствительного элемента от метеоосадков и вредного воздействия атмосферы. При этом полностью исключается влияние ветра на результаты измерений и, следовательно, повышается надежность и точность вычислений радиационного баланса, уменьшается трудоемкость процесса измерений. Герметизирующая прокладка, выполненная из резиновой смеси, менее подвержена разрушающему влиянию перепадов температуры и вредных компонентов окружающей среды, чем затвердевающие герметики. В случае необходимости герметизирующую прокладку можно легко заменить. Конструкция предлагаемого балансомера является легкоразъемной, что позволяет проводить в нем при необходимости профилактические работы. На чертеже изображена схема предлагаемого балансомера. Балансомер содержит корпус, состоящий из двух наложенных друг на друга пластин 1 и 2. На внутренней поверхности одной из пластин выполнена канавка 3, в которую помещена герметизирующая прокладка 4, изготовленная, например, из резиновой смеси В-14 НТА ТУ 38051166-98. Между пластинами 1 и 2 расположен чувствительный элемент 5,выполненный в виде термобатареи. Чувствительный элемент 5 имеет две (верхнюю и нижнюю) приемные поверхности, на каждой из которых может быть создано по 300-500 термопар. Обе приемные поверхности чувствительного элемента 5 покрыты черной, глубоко матовой краской для обеспечения эффекта максимального поглощения солнечной радиации. Одна из приемных поверхностей чувствительного элемента 5 размещена в прямоугольном отверстии пластины 1, а вторая приемная поверхность - в прямоугольном отверстии пластины 2. Пластины 1 и 2 корпуса плотно соединены между собой винтами 6, что обеспечивает герметичность балансомера за счет уплотнения прокладкой 4. На наружных поверхностях пластин 1 и 2 выполнены концентрические выступы 7, в которые герметично установлены сферообразные прозрачные колпаки 8, изготовленные,например, из монокристаллического флюорита (Са 2), который пропускает все виды радиации в диапазоне длин волн до 10 мкм. Рукоятка 9, в которую выведены концы чувствительного элемента 5, соединена с пластинами 1 и 2 винтами 10 и предназначена для крепления балансомера на метеорологической стойке. Наружные выводы чувствительного элемента 5 предназначены для соединения с входом измерительного прибора (на чертеже не показан). Балансомер работает следующим образом. Балансомер с помощью рукоятки 9 закрепляется на метеорологической стойке и ориентируется чувствительным элементом 5 горизонтально относительно земной поверхности. При проведении измерений все виды солнечной радиации, приходящей к деятельной поверхности земли, нагревают приемную поверхность чувствительного элемента 5, обращенную вверх, а все виды радиации, уходящей от деятельной поверхности земли, нагревают вторую приемную поверхность чувствительного элемента 5, обращенную вниз. Конструктивно термобатарея создана таким образом, что суммарные термо-ЭДС верхней и нижней приемных поверхностей направлены навстречу друг другу. Поэтому при нагревании приемных поверхностей чувствительного элемента 5 выходное напряжение термобатареи будет равно разности этих термо-ЭДС и соответствовать радиационному балансу деятельной поверхности земли. Это напряжение поступает на вход измерительного прибора и регистрируется оператором. 3 42522008.02.28 Герметичность балансомера обеспечивается прокладкой 4, установленной в канавке 3,выполненной в пластине 1 или 2 корпуса, а также двумя сферообразными прозрачными колпаками 8, герметично закрепленными в кольцевых выступах 7 на пластинах 1 и 2 корпуса. Кроме того, колпаки 8 защищают чувствительный элемент 5 от влияния ветра при проведении измерений. Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повысить надежность балансомера при эксплуатации, увеличить срок его службы и точность измерений, уменьшить трудоемкость измерений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4