Бесконтактный термоэлектрический преобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в преобразователях электрических сигналов произвольной формы в широком диапазоне частот по уровню среднеквадратичного значения в постоянное напряжение. Целью изобретения является повышение точности преобразования на высоких частотах, которая достигается путем снабжения термоэлектрического преобразователя дополнительным к основному термопарным элементом, соединенным с основ-

СОО3 СОВЕТСНИХ

COLlHAËÈСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51 5 Н 01 L 35/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДЛРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 23.09.90.Бюл. У 35 (21) 4296 781/31-25 (22) !0.08.87 (71) Институт электроники АН БССР (72) Ю.И.Горбачев, Н.И.Мухуров и О.М.Сурмач (53) 621.362 (088.8) (56) Арчаков A.A. и др. Дифференциальный пленочный термоэлектрический. преобразователь для измерительной техники. — Техника средств связи.

Сер. Радноизмерительная техника, Вып.5(51), 1983, с. 30-37.

Авторское свидетельство СССР

В 1376855) кл. H 01 L 35/32, 1985, . (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛБ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в преобразователях электрических сигналов произвольной формы в широком диапазоне частот по уровню среднеквадратичного значения в постоянное напряжение. Целью изобретения является повышение точности.преобразования на высоких частотах, которая достигается путем снабжения термоэлектрического преобразователя дополнительным к основному термопарным элементом, соединенным с основ1475425 ной батареей последовательно-встречно, разноименные спаи которого находятся в тепловом контакте соответственно с корпусом 1 и входящим -в состав корректируюшего каскада участком 7 основного нагревателя 4, зашунтировайным пленочным конденсатором, обкладки 8 и 9 которого разделены диэлектрической прослойкой 10, а обкладка 8 имеет гальванический контакт 11 с одним из концов участка нагревателя 7, другой конец коИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в преобразователях электрических сигналов произвольной формы в широком диапазоне частот по уровшо среднеквадратического значения в постоянное напряжение.

Цель!о изобретения является повышение точности преобразования термоэлектрического преобразователя (ТЭП) на высоких частотах.

На чертеже изображен бесконтактный ТЭП. !

Преобразователь содержит корпус 1, на охлаждающих элементах 2 которого установлена плоская диэлектрическая подложка 3 . На одной из поверхностей подложки 3 сформирован пленочный резистивный нагреватель 4, а на противоположной - пленочные основная батарея термопар и дополнительный термопарный элемент, ветви S и б термопар которых имеют различные термоэлектрические свойства; В состав нагревателя 4 входит резистивный участок 7, зашу11тированный пленочным конденсатором; обкладки 8 и 9 которого разделены диэлектрической прослойкой 10. Обкладка 8 имеет гальванический контакт 11 с одним из концов участка 7, другой конец которого соединен с одной из контактных площадок 12 нагревателя 4, ° переходящий одновременно в обкладку

9 шунтирующего конденсатора. Горячие спаи 13 всех термопар имеют тепловой контакт с соответствующими участками нагревателя 4, а холодные спаи 14— с охлажда>о1цими элементами 2 корпуса

ЗС

40 торого соедцнен с одной иэ контактных площадок 12 нагревателя 4, переходящей одновременно в обкладку

9 шунтирующего конденсатора. Соединеш1е допал1я:тельного термопарного элемента последовательно-встречно с основной батареей обеспечивает необходимое по величине и знаку воздействие на регулярный параметр не только по входным, но также и по выходным цепям ТЭП, что в итоге повышает точность преобразования..l ил.! . Нагреватель 4 и термобатарея имеют самостоятельные контактные пленочные площадки 12. Обкладки 8 и 9 шунтирующего конденсатора можно выполнить и на противоположных поверхностях подложки 3, При этом последняя будет являться разделяющей диэлектрической прослойкой указанного конденсатора.

Бесконтактныи ТЭП работает сле дующим образом.

При прохождении переменного электрического тока низкой частоты по цепи нагревателя 4 практически вся поступа1ощая от источника сигнала электрическая мощность преобразуется в тепло, а затем с помощью основной батареи и дополнительного термопарного элемента в термоЭДС. Вследствие того, что термоЭДС основной батареи и допол>о1тельного термопарного элемента направлены одна относительно другой встречно, на выходе ТЭП устанавливается постоянное напряжение, равное их разности. На высоких частотах возрастает реактивное сопротивление параэитных индуктивностей нагревателя 4 и его токоподводов, приводя к снижению тепловыделения в нагревателе 4 и термоЭДС на выходе основной батареи ° Одновременно уменьшается реактивное сопротивление конденсатора, шунтирующего резистивный участок 7 нагревателя 4. В результате этого снижаются падение напряжения на участке 7 и тепловыделение в нем, а значит и уменьшается величина термоЭДС, генерируемая в дополнительном термопарном элементе.

14 754 25!

)i +(2g +К ), Н +(1-К) ),К, О, кадов соответственно.

Составитель И.Атманов

Техред П.Сердюкова Корректор О.Кравцова

Редактор Т.Иванова

Заказ 3331 Тираж 444 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101

Снижение падения напряжения на участке 7 приводит к его повышению на остальной части нагревателя 4, возрастанию тепловыделения в ней и термоЭДС на выходе основной батареи, а уменьшение величины термоЭДС на выходе дополнительного термопарного элемента вызывает повышение постоянного напряжения на выходе ТЭП. В резуль- 1р тате совместного протекания указанньм процессов напряжение на выходе

ТЭП в определенном частотном диапазоне практически остается неизменным, т.е. происходит компенсация частот- 15 ной погрешности, обусловленной воздействием паразитных индуктивностей нагревателя 4 и его выводов.

Формула и зoáp ет ения Zp

Бесконтактный термоэлектрический преобразователь, содержащий корпус с расположенной в нем диэлектрической подложкой, на поверхности которой 25 размещены пленочный реэистивный нагреватель, основная батарея термопар, горячие спаи которых находятся в тепловом контакте с нагревателем, а холодные — с корпусом, и частотнозависимый корректирующий каскад, образованный конденсатором и участком нагревателя, не имеющим теплового контакта с термопарами основной батареи, отличающийся тем,. что, с целью повышения точности преобразования на высоких частотах, он снабжен дополнительно термопарным элементом, соединенным с основной батареей последовательно-встречно, разноименные спаи термопар которого находятся в тепловом контакте соответственно с корпусом и входящим в состав корректирующего каскада участ.ком нагревателя, величина активного сопротивления R которого определяется из выражения где К, — активное сопротивление участка нагревателя, имеющего тепловой контакт с основной батареей;

К вЂ” заданная глубина частотной коррекции;

1 .и l - коэффициенты преобразования ц2 основного и корректирукщего термопреобраэоватепьных кас