Сенсор плотности теплового потока

Предлагаемый сенсор относится к области измерительной техники и может быть использовано в устройствах для определения плотности теплового потока. В сенсоре плотности теплового потока, содержащем несущую основу, расположенную на ней батарею термопар и концентратор, крепящийся малым основанием к центру несущей основы, несущая основа выполнена в виде плоской пластины с углублениями, которые расположены на центральной части несущей основы. Предлагаемый сенсор имеет более высокую механическую прочность.

Предлагаемая полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использовано в устройствах для определения плотности теплового потока.

Известен сенсор плотности теплового потока фирмы Rdf (http://www.rdfcorp.com/products/hflux/hfs-c_01.shtml), содержащий несущую основу, которая позволяет преобразовывать плотность теплового потока в разность температур, а также батареи термопар в качестве термопреобразователей разности температур в электрический сигнал, расположенных параллельно падающему тепловому потоку.

Однако в указанном сенсоре используются металлические термопары с относительно небольшим коэффициентом термоЭДС, а также данный сенсор обладает малым тепловым сопротивлением, что ведет к уменьшению чувствительности.

Кроме того, известен сенсор плотности теплового потока (патент на полезную модель 72062), являющийся прототипом предлагаемого сенсора и содержащий несущую основу, представляющую из себя кремниевую профилированную мембрану с расположенными на ней батареями термопар, перпендикулярными тепловому потоку и выполненными в виде поликремний-алюминиевых мезоструктур, покрытых сверху слоем защитного диэлектрического окисла, а также концентратор, крепящийся меньшим основанием к центру несущей основы,

Однако указанный сенсор имеет несущую основу в виде профилированной мембраны с толщиной менее 50 мкм и концентратор, присоединенный к центральной части мембраны. Поэтому данное устройство обладает небольшой механической прочностью.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение механической прочности сенсора.

Поставленная задача достигается тем, что в сенсоре плотности теплового потока, содержащем несущую основу, расположенную на ней батарею термопар и концентратор, крепящийся малым основанием к центру несущей основы, несущая основа выполнена в виде плоской пластины с углублениями, которые расположены на центральной части несущей основы.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит концентратор 1, батарею термопар 2, несущую основу 3. На несущей основе 3 расположена батарея термопар 2. Концентратор 1 расположен таким образом, что центральная часть несущей основы 3 соприкасается с малым основанием концентратора. Несущая основа 3 выполнена в виде плоской пластины с углублениями, которые расположены на центральной части несущей основы в любом порядке, например, в шахматном.

Сенсор работает следующим образом: концентратор 1 передает тепловой поток непосредственно на центральную часть несущей основы 3. Плотность теплового потока p₁, передаваемая концентратором 1 на центральную область несущей основы 3, равна

где р₂ - плотность падающего теплового потока, S₁ - площадь контакта концентратора 1 с центральной частью несущей основы. S₂ - площадь основания концентратора 1, на которую падает измеряемый тепловой поток.

Под действием теплового потока в несущей основе 3 возникает разность температур между центральной частью и бортиком. Несущая основа 3 выполнена в виде плоской пластины с углублениями, расположенными на ее центральной части, поэтому механическая прочность сенсора повышается, так как промежутки между углублениями выступают в роли ребер жесткости, которые предотвращают прогиб несущей основы 3. Батарея термопар 2 преобразует возникшую разность температур в выходной электрический сигнал.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый сенсор теплового потока имеет более высокую механическую прочность. Это связано с тем, что, в качестве несущей основы используется плоская пластина с углублениями на центральной части несущей основы. Промежутки между углублениями выступают в роли ребер жесткости, которые предотвращают прогиб несущей основы 3, что увеличивает механическую прочность несущей основы, а значит и прочность сенсора.

Сенсор плотности теплового потока, содержащий несущую основу, расположенную на ней батарею термопар и концентратор, крепящийся малым основанием к центру несущей основы, отличающийся тем, что несущая основа выполнена в виде плоской пластины с углублениями, которые расположены на ее центральной части.