Термопреобразователь актинометра

(51) МПК 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) Термопреобразователь актинометра, содержащий теплоотводящую оправу и приемник солнечной радиации, включающий диск, на приемной и обратной ей плоских поверхностях которого нанесено электроизолирующее покрытие, и термобатарею с термопарами,образованными из концов последовательно соединенных между собой ленточных отрезков, уложенных в одной плоскости зигзагообразно в виде кольца таким образом, что периферийные и центральные термопары образуют соответственно внешнюю и внутреннюю концентрические окружности кольца, причем периферийные термопары через электроизолирующий слой присоединены к теплоотводящей оправе, а центральные термопары через электроизолирующий слой присоединены к приемной поверхности диска, отличающийся тем, что в него введена дополнительная термобатарея, периферийные термопары которой через электроизолирующий слой присоединены к теплоотводящей оправе, а центральные термопары через электроизолирующий слой присоединены к обратной поверхности диска, при этом все термобатареи электрически соединены между собой, а между их ленточными отрезками размещен электроизолирующий слой. Фиг. 1 Полезная модель относится к измерительной технике в области метеорологии, в частности к актинометрии, и является основным конструктивным элементом актинометра, который предназначен для измерения величины прямой солнечной радиации. 87232012.10.30 Известен термопреобразователь актинометра, содержащий установленные в корпусе актинометра теплоотводящую оправу, приемник солнечной радиации, включающий диск с почерненной со стороны солнца приемной поверхностью, электроизолирующий слой и термобатарею. Теплоотводящая оправа выполнена из алюминиевого сплава в виде кольца,а диск - из фольги алюминиевого сплава. На поверхностях теплоотводящей оправы и диска методом анодного оксидирования созданы высокотеплопроводные электроизолирующие слои из окиси алюминия. Термопары термобатареи изготовлены методом пайки или точечной сварки обоих концов чередующихся между собой ленточных отрезков из манганина и константана длиной 7 мм и толщиной 3040 мкм. При этом ленточные отрезки уложены зигзагообразно в одной плоскости в виде кольца таким образом, что центральные и периферийные термопары образуют соответственно внутреннюю и внешнюю концентрические окружности кольца. Центральные термопары термобатареи присоединены к электроизолирующему слою, созданному на диске, и ее периферийные термопары - к электроизолирующему слою, созданному на теплоотводящей оправе 1. При измерении величины прямой солнечной радиации солнечное излучение нагревает центральные термопары термобатареи. При этом за счет конструкции актинометра ее периферийные термопары солнечным ТермоЭДС центральных и периферийных термопар термобатареи актинометра всегда направлены навстречу друг другу, поэтому в установившемся при проведении измерений тепловом режиме выходное напряжение термобатареи актинометра равно разности суммарных термонапряжений всех ее центральных и периферийных термопар где 11 - суммарное термонапряжение всех центральных 1 термопар 1 22- суммарное термонапряжение всех периферийных термопар 1- количество термопар в батарее актинометра. При подключении к выходу термобатареи актинометра измерительного прибора(вольтметра) измеряют выходное напряжение термобатареи(мВ), которое прямо пропорционально величине прямой солнечной радиации(кВт/м 2) где- коэффициент преобразования (чувствительность) актинометра (мВм 2/кВт). Таким образом, коэффициент преобразования актинометра прямо пропорционален выходному напряжению и, соответственно, количеству термопар в термобатарее актинометра. Чем больше термопар в термобатарее, тем выше коэффициент преобразования актинометра, т.е. его чувствительность. В известном термопреобразователе актинометра количество центральных термопар,расположенных на воображаемой внутренней окружности термобатареи, всегда ограничено конструкцией и размерами самой термобатареи термопреобразователя и не может превышать значение, определяемое соотношением где- количество центральных термопар- длина воображаемой окружности, на которой размещены центральные термопары- ширина ленточных отрезков центральных термопар- расстояние между ленточными отрезками центральных термопар. При этом количество периферийных термопар всегда будет равно ( - 1). Недостатком известного технического решения является невысокая точность измерений актинометра, обусловленная низкой чувствительностью прибора, то есть низким зна 2 87232012.10.30 чением его коэффициента преобразования. Значения коэффициента преобразования невысоки из-за низких величин выходного напряжения термопреобразователя актинометра вследствие ограниченного количества термопар в термобатарее. Задачей полезной модели является повышение точности измерений актинометра за счет увеличения его коэффициента преобразования. Поставленная задача решается тем, что в термопреобразователь актинометра, содержащий теплоотводящую оправу и приемник солнечной радиации, включающий диск, на приемной и обратной ей плоских поверхностях которого нанесено электроизолирующее покрытие, и термобатарею с термопарами, образованными из концов последовательно соединенных между собой ленточных отрезков, уложенных в одной плоскости зигзагообразно в виде кольца таким образом, что периферийные и центральные термопары образуют соответственно внешнюю и внутреннюю концентрические окружности кольца,причем периферийные термопары через электроизолирующий слой присоединены к теплоотводящей оправе, а центральные термопары через электроизолирующий слой присоединены к приемной поверхности диска, в отличие от прототипа, введена дополнительная термобатарея, периферийные термопары которой через электроизолирующий слой присоединены к теплоотводящей оправе, а центральные термопары через электроизолирующий слой присоединены к обратной поверхности диска, при этом все термобатареи электрически соединены между собой, а между их ленточными отрезками размещен электроизолирующий слой. В предложенной конструкции термопреобразователя актинометра за счет введения в него дополнительной термобатареи количество центральных термопар, присоединенных к диску, и количество периферийных термопар, присоединенных к теплоотводящей оправе,удваивается. Так как обе термобатареи соединяются друг с другом электрически последовательно, величина общего выходного термонапряжения при нагреве центральных термопар будет равна суммарному значению их термонапряжений. В итоге выходное термонапряжение в формуле (2) и, следовательно, коэффициент преобразования актинометра будут иметь более высокие значения по сравнению с известным термопреобразователем, что приведет к повышению точности измерений актинометра. Фиг. 1 - схематично изображен термопреобразователь с двумя термобатареями, установленный в корпусе актинометра. Фиг. 2 - изображена электрическая схема соединения двух термобатарей термопреобразователя актинометра. Термопреобразователь актинометра содержит теплоотводящую оправу 1 и приемник солнечной радиации, включающий диск 2 и две термобатареи 3 и 4, соединенные между собой электрически последовательно. Теплоотводящая оправа 1 изготовлена из алюминиевого сплава в виде кольца. На ее кольцевой поверхности методом анодного оксидирования алюминия создан высокотеплопроводный электроизолирующий слой 5 из окиси алюминия толщиной 410 мкм. Диск 2 приемника солнечной радиации выполнен из фольги алюминиевого сплава толщиной 2030 мкм. На диске 2 методом анодного оксидирования созданы высокотеплопроводные электроизолирующие слои 6 из окиси алюминия толщиной 46 мкм. Термобатареи 3 и 4 образованы из соединенных между собой методом пайки или точечной сварки обоих концов ленточных отрезков из манганина и константана длиной 7 мм, шириной 0,35 мм и толщиной 35 мкм, уложенных зигзагообразно в виде кольца таким образом, что центральные термопары 7, 8 и периферийные термопары 9, 10 обеих термобатарей образуют соответственно внутреннюю и внешнюю воображаемые концентрические окружности кольца. Центральные термопары 7 через электроизолирующий слой 6 присоединены с помощью клея к диску 2 со стороны падающего на него солнечного излучения, а центральные термопары 8 через электроизолирующий слой 6 присоедине 3 87232012.10.30 ны к обратной стороне диска 2. Между ленточными отрезками обеих термобатарей 3 и 4 размещен электроизолирующий слой 11 из конденсаторной бумаги толщиной 0,012 мм. Обращенные к солнцу поверхности центральных термопар 7, а также участки диска 2,находящиеся между термопарами 7, покрыты черной глубоко матовой краской (на фигурах не показано), чтобы обеспечить эффект максимального поглощения поступающей на них солнечной радиации. Периферийные термопары 9 и 10 через электроизолирующий слой 5 присоединены с помощью клея к теплоотводящей оправе 1. Следует отметить, что при изготовлении термопреобразователя актинометра с двумя термобатареями периферийные термопары 10 термобатареи 4 помещают между периферийными термопарами 9 термобатареи 3. В этом случае все периферийные термопары через электроизолирующий слой присоединены непосредственно к теплоотводящей оправе 1. Термопреобразователь плотно установлен в корпусе 12 актинометра. Термопреобразователь актинометра работает следующим образом. Приемник солнечной радиации термопреобразователя ориентируется на диск солнца таким образом, чтобы солнечное излучение падало строго перпендикулярно на зачерненные поверхности центральных термопар 7 и диска 2 и нагревало их. Центральные термопары 8 также будут нагреваться за счет перехода к ним тепла через диск 2. Периферийные термопары 9 и 10 термобатарей 3 и 4, на которые солнечное излучение не попадает, имеют хороший тепловой контакт с теплоотводящей оправой 1 и соответственно с корпусом 12 актинометра. Поэтому их температура соответствует температуре окружающей среды. За счет разницы температур центральных термопар 7, 8 и периферийных термопар 9, 10 на выходе термобатарей 3, 4 генерируется термонапряжение, пропорциональное величине прямой солнечной радиации. Это напряжение с помощью выводных проводов подается на вход измерительного прибора (на фигурах не показан) и регистрируется оператором. За счет того, что термобатареи 3 и 4 электрически соединены между собой последовательно,на выходе термопреобразователя актинометра будет регистрироваться их суммарное термонапряжение. Таким образом, предлагаемая конструкция термопреобразователя позволяет повысить точность измерений актинометра за счет увеличения его чувствительности, то есть коэффициента преобразования. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4