Термобатареи: Page not found — Kanthal®

Содержание

Page not found — Kanthal®

260 результатов поиска

260 результатов поиска для «%d1%82%d0%b5%d1%80%d0%bc%d0%be%d0%b1%d0%b0%d1%82%d0%b0%d1%80%d0%b5%d0%b8» в весь веб-сайт

Бельгия

Контактная информация для Бельгия

Nikrothal®

80 Nikrothal® 80 — это аустенитный хромо-никелевый сплав (сплав NiCr) для использования при температуре до 1200 °C (2190 °F). Этот сплав обладает высоким … хорошая пластичность после использования и отличная свариваемость. Nikrothal® 80 используется для электрических нагревательных элементов в бытовых электроприборах

Nikrothal®

80 Nikrothal® 80 — это аустенитный хромо-никелевый сплав (сплав NiCr) для использования при температуре до 1200 °C (2190 °F). Этот сплав обладает высоким … хорошая пластичность после использования и отличная свариваемость.
Nikrothal® 80 используется для электрических нагревательных элементов в бытовых электроприборах

Nikrothal®

80 Nikrothal® 80 — это аустенитный хромо-никелевый сплав (сплав NiCr) для использования при температуре до 1200 °C (2190 °F). Этот сплав обладает высоким … хорошей стойкостью к окислению и очень хорошей устойчивостью формы. У Nikrothal 80 хорошая пластичность после использования и отличная свариваемость. Он отличается

Nikrothal®

80/20 Cb Nikrothal® 80/20 Cb — это аустенитный хромо-никелевый сплав (сплав NiCr) с добавлением ниобия. Он отличается высокой механической прочностью и подходит … для использования при температуре в печи до 1200 °C (2192 °F). Nikrothal®
80
/20 Cb обычно используется в качестве проволоки в сетчатых лентах. Аустенитный

Sandvik Korea Ltd.

kr Офис продаж: резисторы и конденсаторы +82 2 369 08 00 +82 2 761 04 35

Sandvik Korea Ltd.

kr Sales office for: Resistors and capacitors +82 51 201 59 41 +82 51 207 72 37

PROCHROM-COMP d.o.o.

hr,si Distributor for: Furnace products, heating materials and services +386 4 537 82 15 +386 4 537 82 11 … for: Furnace products, heating materials and services +386 4 537
82
15 +386 4 537 82 11

Sandvik Materials Technology Korea Co., Ltd.

kr Офис продаж: продукты для печей, нагревательные материалы и услуги по нагреву +82 2 369 08 00 +82 2 761 04 35 … продукты для печей, нагревательные материалы и услуги по нагреву +82 2 369 08 00 +82 2 761 04 35

Sandvik Materials Technology Korea Co., Ltd.

kr Офис продаж: продукты для печей, нагревательные материалы и услуги по нагреву +82 51 201 59 41 +82 51 207 72 37 … продукты для печей, нагревательные материалы и услуги по нагреву +82 51 201 59 41 +82 51 207 72 37

Термобатареи

На основе описанных плоских термомодулей собираются термобатареи, также имеющие особенности и принципиальные конструктивные отличия.

Основными требованиями при сборке термобатарей являются их высокая механическая прочность, обеспечение равномерности температур или тепловых потоков по горячему и холодному спаям и, наконец, минимальные тепловые и электрические потери в тепловой и электрической схемах термобатарей. Одной из распространенных является панельная термобатарея, состоящая из плотно расположенных отдельно изготовленных ветвей р- и я-типов, разделенных изоляционными прослойками и коммутированная одновременной пайкой или диффузионным сращиванием. От теплоносителя такая термобатарея также отделена электроизоляцией. Недостатком ее является большая внутренняя Напряженность, которая требует специальных внешних конструктивных оформлений, позволяющих сохранить ее механическую и электрическую целостность.

В других конструкциях используются термобатареи из разнесенных термоэлементов. Так, в ТЭГ SNAP-10A термоэлектрический преобразователь состоит из 120 модулей (по 3 последовательно соединенных модуля на каждую из 40 трубок с теплоносителем), включающих 2880 термоэлементов, изготовленных из сплавов Ge—Si и р-типов. Таким образом, каждый модуль имеет по 6 последовательно соединенных термоэлементов и вырабатывает мощность 4—5 вт. Термоэлемент представляет собой цилиндрические столбики р и ra-типов» располагающиеся вдоль трубки с теплоносителем. Столбики электрически изолированы от трубок тонкими дисками из окиси алюминия и алюминиевыми шинами, образующими излучатель на холодной стороне. Каждая алюминиевая пластина излучателя изолирована от соседних зазором. Коэффициент излучения этих пластин ~0,9. Такая схема обеспечивает среднюю температуру горячего спая термоэлемента -500°С, среднюю температуру холодного спая 315° С и к. п. д. преобразования 1,43 % — Последовательно-параллельное соединение термомодулей исключает возможность выхода из строя всей системы при разрушении одного элемента. Увеличение температуры горячего спая до 705° С позволило получить мощность 1,2 вт с одного термоэлемента.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Термобатарея SNAP-8 состоит из отдельных модулей. Он принципиально мало отличается от модуля SNAP-10A, хотя в нем ветви термоэлемента р- и n-типов изготовлены из сплава Ge—Si в виде полуцилиндров и объединены в один термоэлемент. Такое расположение приводит к меньшим электрическим потерям, чем в SNAP-1 OA. Технология приготовления этого термомодуля также была значительно усовершенствована, что привело к уменьшению числа слоев материалов в термостолбике до 10 по сравнению с 16 в SNAP-1 OA.

При нагреве и охлаждении термобатарей теплоносителями удобно использовать герметичную термобатарею, в которой обеспечивается защита от внешней среды. В такой батарее компенсация термических напряжений осуществляется сильфонами, а электроизоляция имеет малое термическое сопротивление.

Дата публикации: 08.04.2012

Похожие записи:

Термобатарея — Энциклопедия по машиностроению XXL

Наряду с термобатареями в качестве приемников интегрального излучения могут быть использованы и другие теплочувствительные элементы, например болометры, в которых излучение от объекта измерения нагревает чувствительный к температуре резистор. Изменение сопротивления резистора служит мерой радиационной температуры.
[c.192]

В радиометре использована термобатарея из 10 последовательно соединенных хромель-копелевых термопар, рабочие спаи которых расположены на оптической оси объектива.  [c.133]


Термобатарея помещалась в кожух, охлаждаемый проточной водой. Угол видения прибора определялся размером и расположением диафрагм и длиной тубуса.  
[c.192]

В основе любого термоэлектрического холодильника лежит одноступенчатая или многоступенчатая каскадная полупроводниковая термобатарея (рис. 3.16).  [c.237]

Рассмотрим полупроводниковую термобатарею, разделяющую две среды с температурами Т и Т, причем Т о>Т. Если электрическая цепь термобатареи разомкнута, то теплообмен между средами происходит обыч-ны.м путем, как в случае теплопередачи через стенку. Перепад температур в стенке обусловливает появление разности потенциалов на выходных клеммах термобатареи (эффект Зеебека). Полупроводниковая термобатарея в этом случае является и теплопередающей стенкой, и термоэлектрическим генератором.  

[c.169]

При дальнейшем увеличении э. д. с. ток изменит направление и наступит момент, когда температура спаев станет равной температуре теплоотдающей среды. Теплообмен между средой и стенкой прекратится. Среда,, воспринимающая тепло, получит только работу внешнего источника, а для теплоотдающей среды термобатарея как бы превратится в идеальный теплоизолятор.  [c.170]

Если сила тока в цепи возрастает еще больше, то термобатарея перейдет в режим холодильной машины.  [c.170]

В качестве приемника излучений служил радиометр. Электродвижущая сила, развиваемая термобатареей радиометра, измерялась компенсационным способом.  

[c.198]

Калориметр (рис. 5) состоит из двух стеклянных сосудов 1, в каждый из которых помещены колокола 2 vi 3. Сосуды 1 закрывают двойной крышкой 4 с укрепленной в ней термобатареей 5.[c.15]

Погрешность в определении изменения температур ЛТ зависит от характеристик датчика температуры (термометр сопротивления, термистор, термобатарея и т. п.), от чувствительности измерительной схемы и величины измеряемого теплового эффекта.  [c.21]

Приоры определения влажности газа. Для периодического измерения точки росы атмосферы генератора или печи используют конденсационные гигрометры. Работа приборов основана иа измерении температуры охлаждаемого металлического зеркала в момент конденсации на нем влаги, содержащейся в анализируемом газе. Зеркало охлаждается двуокисью углерода или жидким азотом либо полупроводниковой термобатареей. Пределы измерения точки росы отечественными гигрометрами (ИИГ-1, ВИГ-2М, ВИГ-3, ВИГ-5) от -f 30 до -60° С.  

[c.435]

Радиационные пирометры. Эти пирометры измеряют полную (световую и тепловую) энергию излучения тела с помощью телескопа и вторичного прибора. Телескоп радиационного пирометра служит бесконтактным датчиком температуры и состоит из оптической системы, в фокусе которой находятся рабочие спаи термобатареи, т, е. нескольких соединенных последовательно термопар. Термобатарея преобразует излучаемую поверхностью нагретого тела энергию в ТЭДС, которая измеряется вторичным прибором. При наличии во вторичном приборе регули-  [c.438]


Rl — катушка медная 20 Ом В — термобатарея Й2, КЗ, К4 — катушки мая-таниновые 20 Ом XI — вилка РС>4 Х2 — колодка.  [c.348]

Н — катушка. медная (от 40 до 25 Ом в зависимости от модификации) —термобатарея XI — вилка РС-4 Х2 — колодка.  [c.348]

ТЭГ на дровах и угле. Дальнейшее развитие ТЭГ на твердом топливе привело к созданию еще нескольких моделей более крупных ТЭГ мощностью до 500 вт и более. Эти агрегаты представляли собой печи, использующие уголь или дрова, с термобатареями, вмонтированными в стенки [3].  [c.113]

Термобатарея состоит из последовательно соединенных посредством медных коммутационных пластин / и 2, изготовленных из полупроводников с дырочной р- и электронной л-проводимостью. При прохождении по термобатарее постоянного электрическою тока, подводимого к коммутационным пластинам ], на коммутационных пластинах 1 я 2 возникает разность температур (эффект Пельтье). Пластины 2 охлаждаются, а пластины I нагреваются. Чем больше ступеней в термобатарее, тем большая может быть достигнута общая разность температур ДГ, Количество теплоты, подведенной к холодным спаям нижней пластины 2, характеризует холодильную мощность термобатареи.  [c.317]

Двухступенчатая каскадная батарея имеет преимущества как в холодильном коэффициенте е, так и в получении большей разности температур ДГ (рис. 5.16, б). Кроме того, ДГ зависит от качества полупроводниковых термоэлементов, оцениваемого коэффициентом добротности z. Чем больше г, тем больше ДГ, создаваемая термобатареей.  [c.317]

Чистые металлы и полупроводниковые материалы широко применяют в авиации, ракетной технике, в радио- и электротехнических приборах (диодах, усилителях, силовых выпрямителях и др. ), в солнечных батареях, термобатареях, чувствительных приемниках инфракрасного излучения, фотоэлементах и др.  [c.66]

Для измерения малой разности температуры часто используется термобатарея, состоящая из нескольких последовательно соединенных термопар, — гипертермопара. Такая термобатарея позволяет повысить точность измерения в результате увеличения выходного сигнала в и раз, где п — число термопар в термобатарее.  [c.175]

Разность температур воздуха А с = с—в нагнетательном трубопроводе перед соплом и окружающей средой измеряется термобатареей За из четырех термопар ТХК, соединенной с показывающим милливольтметром 36 типа МВУ6-41А.  [c.124]

I — водоохлаждаемая камера 2 — фланец J — токовиоды 4 —термопары 5 — термобатарея 5 —световод 7 — исследуемый образец S — углу )-лепие И нагревателе 9 —птулка.  [c.352]

Радиационный пирометр РАПИР предназначен для измерения температур в диапазоне 100—2500 °С неподвижных или перемещающихся тел по их тепловому излучению. Комплект пирометра состоит из телескопа ТЕРА-50, панели ПУЭС, защитной арматуры, соединительной коробки и одного или двух вторичных приборов. Основной частью пирометра является телескоп ТЕРА-50 с термобатареей, преобразующей излучаемую поверхностью нагретого тела энергию в тер-мо-ЭДС, которая измеряется вторичным прибором. Телескоп ТЕРА-50 выпускают четырех модификаций (с градуировкой Р-5 — для диапазона измерения температур 100—500 °С, РК-15 — 600—1500 °С РС-20 — 900— 2000 °С и РС-25 — 1200—2500 °С.  [c.197]

ТЭГ включает в себя систему подвода теплоты, термоэлектрическую батарею (ТЭБ) с теплоконтактной электроизоляцией и систему отвода теплоты. Теплота внешнего источника (пламя горелки, радионуклид, твэл, водяной пар и др.) подводится к горячему теплоприемнику или теплопроводу, на наружной поверхности которого установлена полупроводниковая термобатарея (низко-, средне-, высокотемпературная, каскадная), состоящая из множества ветвей р- и и-типа проводимости. Последо-вательно-параллельное соединение ветвей (прямоугольных, цилиндрических, радиально-кольцевых) осуществляется коммутационными шинами (алюминий, медь) методом пайки, прессования, диффузионной сварки, плазменного напыления или механическим прижимом. Спаи ТЭБ изолированы от горячего теплопровода и холодного корпуса электроизоляционными пластинами (оксидная керамика, слюда и др.). В некоторых генераторах для повышения надежности дополнительно устанавливается горячая охранная изоляция (плазменное напыление). Для защиты от окисления ТЭБ либо размещается в герметичном чехле, заполненном аргоном или азотом, либо покрывается антисублимационной эмалью, либо запрессовывается в матрицу из диэлектрического материала (слюда, полиамид и др.). Отвод теплоты от холодных спаев ТЭБ осуществляется оребренным холодным радиатором или хладоагентом (вода, антифриз и др.). Конструкция генератора стягивается в пакет при помощи плоских или тарельчатых пружин (р д = 50—300 Па), что позволяет обеспечить качественный тепловой контакт и высокую стойкость к термоциклирова-нию (нагрев — охлаждение).  [c.516]


Радиационный пирометр РАПИР — прибор полного излучения — предназначен для измерения температур в диапазоне 673-2773 К (400-2500 °С). Основной элемент прибора — телескоп ТЭРА-50 с термобатареей, преобразующий тепловое излучение тела в термоэлектродвижущую силу. Результирующая термоэлектродвижущая сила батареи равна сумме термоэлектродвижущих сил составляющих ее элементов, что значительно повышает чувствительность прибора. Телескоп имеет 10 последовательно соединенных термопар типа хромель — алюмель. В зависимости от диапазона измеряемых температур телескопы ТЭРА-50 выпускают четырех типов. Телескопы работают в комплекте с измерительными преобразователями, электрическими и автоматическими потенциометрами и милливольтметрами.  [c.178]

Устройство радиометров связано со способами измерения предельнол избыточной температуры приемника, которые довольно разнообразны. Их описание не входит в нашу задачу. Остановимся лишь на одном из них — термоэлектрическом способе, хорошо известном, простом, не требующим источников электропитания. Термоэлектрические радиометры с пластинчатыми приемникшли излучения снабжаются термопарой или термобатареей, служащими в качестве датчиков при измерении предельной избыточной температуры приемника. Горячие спаи электродов термопары (термо-батареи) плотно прикрепляются (при помощи пайки, сварки,  [c.617]

Кроме приведенных в этом параграфе ПП и пирометров промышленностью СССР выпускаются пирометры полного излучения типа РАПИР с пирометрическим преобразователем ТЕРА-50 (приемник излучения — термобатарея, состоящая из десяти последовательно соединенных термопар номинальные статические характеристики — стандартные) двухканальные пирометры спектрального отношения типа Спектропир и одноканальные пирометры спектрального отношения Веселка- и Веселка-2 .  [c.371]

К этой же группе можно отнести и японский патент на кольцеобразную термоэлектрическую батарею с последовательным нагревом ТЭЭЛ. Термобатарея служит первичной обмоткой трансформатора, генерирующего переменный ток [7].  [c.44]

ТЭГ с вибропреобразователем имеет некоторые недостатки, влияющие на качество радиоприема. Поэтому завод, выпускавший ТГК-3, в дальнейшем серийно выпускал вместо ТГК-3 другой генератор, ТГК-2-2, без вибропреобразователя. Здесь высоковольтная термобатарея из 2600 ТЭЭЛ служила для непосредственного питания анодных цепей на напряжение 120 в при токе 8 ма [1]. Срок службы ТГК-2-2 несколько тысяч часов. Расход керосина около 40 г/Чу а к. п. д. 0,2%. Нагрузочные характеристики этого ТЭГ указаны в табл. 6.2 [7].  [c.117]

Солнечный ТЭГ с концентратором ГУ -2. Опытный ТЭГ ГУ-2 разработан в Энергетическом институте АН СССР имени Г. М. Кржижановского. Термобатарея, образованная 840 ТЭЭЛ из ZnSb и константана, смонтирована вблизи фокуса параболического зеркала, имеющего площадь 3 и фока ль-ное пятно диаметром 30 мм [21]. Испытания этого ТЭГ в 1955— 1956 гг. при разности температур в 400° С (горячий спай при 420,. холодный при 20° С) позволили получить мощность 20—40 вт при к. п. д. 1,4—2% [45, 46]. В установке ГУ-2 использовано зеркало от прожектора диаметром 2 м. Для осуществления поворота зеркала соответственно положению Солнца применена азимутально-зенитная схема суточного вращения. Корректирование вращения осуществляется автоматически.[c.132]

Широкое применение нашли новые полупроводниковые материалы в радиотехнических и электротехнических приборах (диодах, усилителях, силовых выпрямителях и др.), в солнечных батареях (приборах, преобразующих энергию солнечного света в электрическую энергию), термобатареях (приборах, преобразующих тепловую энергию в электрический ток), чувствительных приемниках инфракрасного излучения, фотоэлементах и др.  [c.486]


СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОБАТАРЕИ

Область техники

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования тепловой энергии в электрическую основанных на эффекте Зеебека и может быть применено для изготовления полупроводниковых термоэлементов и термоэлектрических батарей из них, используемых в конструкциях термоэлектрических генераторов.

Уровень техники

В настоящее время актуальной задачей энергетики является использование генерирующих установок: безопасных, не наносящих вред экологии, использующих альтернативные источники энергии. Термоэлектрические генераторные батареи представляют собой последовательно соединенные в электрическую цепь термоэлементы, каждый из которых состоит из двух ветвей термоэлектрического материала р- и n- типа проводимости. Термоэлементы являются основным элементом термоэлектрических генераторов (ТЭГ), обеспечивающих прямое преобразование тепловой энергии (промышленных тепловых отходов и бросового тепла от тепловых машин — двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин и др.) в электрическую за счет эффекта Зеебека. ТЭГ являются дополнительным источником электрической энергии, которая может быть использована как для внутренних потребностей, так и для передачи ее во внешнюю электрическую цепь, в том числе для питания средств связи, аппаратуры автоматики и телемеханики, для катодной защиты от коррозии нефтегазовых трубопроводов в труднодоступных географических районах со сложными метеоусловиями. Одной из важнейших технологических операций при создании термобатареи, определяющей как вышеуказанные характеристики, так и энергетическую эффективность устройства, является коммутация ветвей термобатареи.

Под энергетической эффективностью в данном контексте понимают эффективность, с которой термоэлектрическая батарея вырабатывает электроэнергию в рабочем интервале температур.

Известны наиболее распространенные способы электрического соединения полупроводниковых ветвей электронной и дырочной проводимости в термоэлементы, а последних в термоэлектрические термобатареи: припрессовка, пайка или диффузионная приварка контактных пластин. Данные технологии широко используются в сборке термобатарей как плоской, так и радиально-кольцевой конструкции. Недостатком этих способов коммутации являются низкая производительность изготовления термоэлементов и теромобатарей из них, а порой и низкое качество электрического соединения, как, например, при припрессовке.

В последнее время начинает получать распространение металлизация ветвей термоэлементов способами газопламенного, детонационного или плазменного напыления. Сущность этого подхода заключается в возможности послойного нанесения электропроводящих слоев различного функционала непосредственно на поверхность ветвей. Таким образом, возможно наносить антидиффузионные барьерные слои, препятствующие деградации термоэлементов в процессе эксплуатации, а также, используя кассетные матрицы необходимой конфигурации, формировать контактные пластины. Последние формируются в процессе механической обработки нанесенного контактного слоя, с целью получения топологии электрического соединения ветвей требуемой конфигурации по теплопоглощающим (холодный) и тепловыделяющим (горячий) спаям.

Так, в соответствии с патентом на изобретение РФ №2150160 предложен способ нанесения металлизации ионно-плазменным методом с последующим вакуумным отжигом металлических слоев антидиффузионного барьера из молибдена или вольфрама, а контактного слоя из кобальта или никеля. Однако способ ионно-плазменной металлизации характеризуется относительно низкой производительностью и высокой стоимостью оборудования.

В патенте на изобретение РФ №2009577 предложен способ обеспечения электрического соединения ветвей получаемых горячим прессованием из порошков теллуридов висмута в термоэлементы с использованием железа или его сплавов в качестве антидиффузионного барьера, а контактного слоя из алюминия или его сплавов. При этом ветви выполнены в форме параллелепипедов, между которыми установлены электроизоляционные прослойки, высота которых меньше высоты ветви. Материал барьерного антидиффузионного и контактного слоев наносят газоплазменным напылением с последующим горячим прессованием на торцы ветвей перпендикулярные оси прессования при их изготовлении. Недостатками данного способа является низкая производительность, нарушения межэлементной электроизоляции ветвей и анизотропии структуры материала ветви, которая закладывалась при их горячем прессовании, что приводит к снижению добротности полупроводникового материала.

Металлизация напылением порошков для образования электрического соединения ветвей в термоэлементы и термобатареи из них, изложен в докладе авторов: Небера Л.П. Гусев В.В, Пустовалов А.А. и др. «Новый подход в технологии изготовления термоэлектрических батарей для термогенераторов» Сб. докладов Международного семинара «Термоэлектрики и их применение» г. С-Петербург, 1998 г а также заявлен в патенте РФ №130558 «Монолитная генераторная термоэлектрическая батарея» применительно к плоской конструкции.

В патенте на полезную модель РФ №124840, описывается термобатарея, содержащая термоэлементы с множеством полупроводниковых пар ветвей n- и р-типов проводимости, каждая из которых имеет форму дугообразно согнутых брусков, коммутирующие элементы термоэлементов, внешнюю и внутреннюю трубчатые оболочки и токовые выводы. Батарея содержит кассету, выполненную из конструкционного изоляционного материала в виде полого цилиндра, в ячейки которой в шахматном порядке, чередуясь по типу проводимости, помещены полупроводниковые ветви; коммутирующие элементы термомодулей, соединяющие указанные полупроводниковые ветви электрически в батарею, представляют собой внешний и внутренний коммутационные слои, включающие основной коммутационный слой и барьерный слой, нанесенный непосредственно на полупроводниковые ветви в одном цикле напыления с основным коммутационным слоем. Последний выполнен из металла с высокой электропроводностью, например из серебра, меди, алюминия, никеля и/или из их сплавов. Барьерный слой выполнен из ряда металлов: ванадий, никель, сурьма, молибден, кобальт, хром и/или из их сплавов.

Недостатком применения плазменно-дугового способа нанесения материалов барьерного и контактного слоев является высокая температура потока плазмы и частиц, наносимых на ветви (до 400°С), что является причиной относительно высокой пористости покрытия (до 15%). В совокупности это приводит к низкой адгезии наносимого слоя к подложке из полупроводникового материала (15-50 МПа) и повышает переходное электрическое сопротивление контактных переходов ветвь — контактная пластина. Таким образом, во избежание снижения энергетической эффективности термобатареи, возникает необходимость в организации эффективного охлаждения кассет с размещенными в них ветвями.

Метод холодного газодинамического напыления (ХГН) известен как перспективный и высокотехнологичный метод напыления порошковых материалов. Впервые эта технология была раскрыта в патенте US 5302414 A «Gas-dynamic spraying method for applying a coating». Сущность метода заключается в подаче порошка в предварительно подогретый поток сжатого газа (воздуха) через специальное сопло с формированием в нем сверхзвукового потока частиц направленного на обрабатываемую поверхность. При определенной скорости потока (~500-600 м/с), вместо эрозии напыляемой поверхности происходит процесс напыления. ХГН наиболее распространен как способ нанесения антикоррозионных металлических и керамических покрытий. Основными преимуществами данного метода, по сравнению с более высокотемпературными аналогами, являются отсутствие сильного термического воздействия на частицы напыляемого порошка (отсутствие окисления и фазовых превращения частиц), низкая пористость получаемого покрытия вплоть до 0%, а также высокая производительность, низкая стоимость и экологичность процесса. Данные качества способствовали тому, что ХГН стали использовать для формирования электропроводящих покрытий и контактов. Так, в патенте US 6685988 B2 «Kinetic sprayed electrical contacts on conductive substrates» предложено использование данного метода для формирования контактного слоя между двумя проводниками, для уменьшения контактного сопротивления между ними. В дальнейшем, ХГН получил распространение в изготовлении металлизированных подложек для полупроводниковых приборов высокой мощности, что подробно описано в статье Ю. Непочатов, Г. Дейс, А. Богаев, А. Каширин, А. Шкодкин «Разработка технологии изготовления металлизированных подложек для изделий силовой электроники», Современная Электроника, №9, 2009. Несмотря на очевидные преимущества, еще не было зафиксировано использования способа холодного газодинамического напыления в термоэлектрической отрасли. В заявляемом решении предлагается способ изготовления термобатарей с использованием ХГН для формирования коммутации и электроизоляционного слоя из керамики в качестве теплоперехода.

Раскрытие изобретения

Технической проблемой, на решение которой направлено, заявляемое изобретение, является, повышение энергетической эффективности и увеличение производительности изготовления термоэлектрических батарей.

Техническим результатом изобретения заявленного изобретения заключается в применении в ячейках матричной кассеты из электроизоляционных прокладок ветвей термоэлектрических материалов и в нанесении электроизоляционного покрытия холодным газодинамическим напылением с последующей механической обработкой, использованием ХГН для формирования коммутации и электроизоляционного слоя из керамики в качестве теплоперехода.

Технический результат достигается тем, что предложен способ изготовления термоэлектрической батареи, заключающийся в формировании плоской или радиально-кольцевой конфигурации термобатареи с бифилярным или аксиальным соединением ветвей в электрическую цепь путем размещения в ячейках матричной кассеты из электроизоляционных прокладок ветвей из низко-, средне- и высокотемпературных термоэлектрических материалов и нанесения электропроводящих слоев и электроизлоляцинного покрытия, при этом барьерные антидиффузионные и контактные слои на теплопоглощающей и тепловыделяющей поверхностях ветвей и электроизоляционное покрытие наносят методом холодного газодинамического напыления порошков требуемого функционального состава, а после нанесения контактного слоя проводят его механическую обработку.

В предпочтительном варианте:

— рабочий диапазон температур для низкотемпературных термоэлектрических материалов находится в диапазоне 20-3000 С, для среднетемпературных термоэлектрических материалов в диапазоне — 300-6000 С, для высокотемпературных термоэлектрических материалов в диапазоне — 600-10000 С;

— на теплопоглощающую и тепловыделяющую поверхности ветвей из низкотемпературных термоэлектрических материалов на основе тройных сплавов теллурида висмута наносят барьерный антидиффузионный слой на основе металлов W, или Мо, или Ti, или порошков из сплавов Bi-Ni-Al или Sb-Ni-Pb, или смеси порошков Ti-Pb или Ni-Pb толщиной 25 мкм, а контактный слой наносят из порошка алюминия или смеси порошков из алюминия с добавлением до 5% порошка молибдена или вольфрама толщиной 1,2-1,5 мм;

— на ветви из среднетемпературного термоэлектрического материала на основе теллурида свинца n-типа проводимости наносят барьерный антидиффузионный слой из порошка карбонильного железа или смеси порошков сплавов SnTe + СоТе толщиной 25 мкм перед установкой в ячейки матричной кассеты;

— перед установкой в ячейки матричной кассеты на ветви из среднетемпературного термоэлектрического материала на основе теллурида германия р-типа проводимости на тепловыделяющую поверхность наносят барьерный антидиффузионный слой из смеси порошков CrTe + SnTe толщиной 25 мкм, поверх которого наносят смесь порошков из сплавов SnTe + СоТе толщиной 25 мкм, а на теплопоглощающую поверхность наносят смесь порошков из сплавов SnTe + СоТе толщиной 25 мкм;

— после установки ветвей р-типа проводимости и n-типа проводимости и в кассетную матрицу в шахматном порядке, наносят контактный слой из сплава кобальта или железа толщиной 1,2-1,5 мм;

— на тепловыделяющую и теплопоглощающую поверхности ветвей из высокотемпературного термоэлектрического материала на основе сплава Si-Ge, барьерный антидиффузионный слой наносят из порошка из углеродных нанотрубок толщиной 25 мкм, а контактный слой формируют из градиентной смеси порошков из углеродных нанотрубок и фуллеренов или сплава 29НК (ковар) толщиной 1,2-1,5 мм;

— на тепловыделяющую и теплопоглощающую поверхности ветвей из среднетемпературных материалов на основе высших силицидов марганца MnSi 1. 71-1.75 и системы Mg2Si-Mg2Ge-Mg2Sn, в качестве барьерного антидиффузионного слоя наносят порошок хрома толщиной 15-20 мкм, а в качестве контактного слоя наносят порошок из никеля или из смеси порошков никеля и алюминия толщиной 1,2-1,5 мм;

— ветви сегментированы по высоте термоэлектрическими материалами для низкого, среднего и высокого интервала рабочих температур в соответствии с выбранным температурным градиентом.

Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что: повышается качество коммутации ветвей при изготовлении термобатарей, что положительно сказывается на энергетической эффективности готового устройства.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан разрез термоэлемента термоэлектрической батареи с нанесенными барьерными антидиффузионными и контактными слоями, на фиг. 2 показана радиально-кольцевая термоэлектрическая батарея с разрезом, на фиг. 3 показана плоская термоэлектрическая батарея с разрезом, на фиг. 4 показана кассетная матрица радиально-кольцевой конструкции, на фиг. 5 показана кассетная матрица плоской конструкции, где:

1 — электроизоляционные прокладки;

2 — ветви термоэлементов электронного (n) и дырочного (р) типа проводимости;

3 — теплопоглощающая поверхность ветви;

4 — тепловыделяющая поверхность ветви;

5 — барьерный антидиффузионный слой;

6 — контактный слой;

7 — электроизоляционное покрытие из керамики;

8 — электроды токовых выводов;

9 — кассетная матрица радиально-кольцевой конструкции;

10 — кассетная матрица плоской конструкции.

Осуществление изобретения

Заявленный способ заключается в формировании коммутации и предполагает размещение ветвей 2 в специальной кассетной матрице из диэлектрического материала, которая обеспечивает конструкцию и топологию электрического соединения ветвей термобатареи электронного и дырочного типа проводимости необходимой конфигурации. Ветви 2 могут быть изготовлены из низко-, средне- или высокотемпературных материалов, методом горячего прессования, электроискрового плазменного спекания или экструзией. Конструкция кассетных матриц для радиально-кольцевой 9 и плоской 10 термоэлектрических батарей показаны на фиг. 4 и 5. Ветви 2 для плоской термобатареи имеют форму прямоугольных параллелепипедов, а для радиально-кольцевой термобатареи форму дугообразно согнутых брусков. Кассета 10 обеспечивает топологию радиального соединения ветвей 2 в последовательно-параллельную цепь в виде кольцевых рядов, либо аксиальное соединение в виде продольных рядов, формирующих коммутацию термобатареи вдоль цилиндрической поверхности. Толщина электроизоляционных прокладок 1 выбирается не менее 0,3 мм. Материалом для прокладок 1 могут служить термостойкие электроизоляционные материалы типа стеклотекстолит марки КАСТ — В, слюдогетинакс СГВК, слюдоплапст ИФТ — КАХФ и другие.

Ветви 2 электронной и дырочной типов проводимости устанавливают в ячейки кассеты, а в двух «условно» крайних ячейках кассеты устанавливаются электроды токовых выводов 8 термобатареи плюсовой и минусовой полярности для последующего соединения термобатарей в общую электрическую цепь термогенератора. В качестве материала электродов используется никель, позволяющий соединять токовые выводы соседних термобатарей между собой методами пайки или различными видами сварки (контактной, лазерной или газовой).

В силу значительного динамического воздействия потока напыляемых частиц металла на ветви, последние могут быть выбиты из ячеек. Для предотвращения этого процесса матричная кассета, как для плоской, так и радиально-кольцевой термобатареи, размещается на оправке или соответствующей подставке. Следующие комбинации ветвей термоэлектрических материалов и электропроводящих покрытий могут быть применены для термобатарей как плоской, так и радиально-кольцевой конструкции.

Плоская или радиально-кольцевая конфигурация термобатареи с бифилярным или аксиальным соединением ветвей в электрическую цепь осуществляется путем размещения в ячейках матричной кассеты из электроизоляционных прокладок ветвей из низко-, средне- и высокотемпературных термоэлектрических материалов и нанесения электропроводящих слоев и электроизоляционного покрытия, при этом барьерные антидиффузионные и контактные слои на теплопоглощающей и тепловыделяющей поверхностях ветвей и электроизоляционное покрытие наносят методом холодного газодинамического напыления порошков требуемого функционального состава, а после нанесения контактного слоя проводят его механическую обработку для вскрытия коммутации

Барьерный антидиффузионный слой может наноситься на ветви перед помещением в кассету или на заготовки термоэлектрического материала перед вырезанием ветвей. Ветви термоэлектрических материалов могут быть изготовлены из низко-, средне- или высокотемпературных термоэлектрических материалов, методом горячего прессования, электроискрового плазменного спекания или экструзией, а также быть сегментированными по высоте согласно определенному градиенту температур.

В данном контексте под

— низкотемпературными термоэлектрическими материалами

— среднетемпературными термоэлектрическими материалами

— высокотемпературными термоэлектрическими материалами понимают термоэлектрические материалы, рабочий диапазон температур которых находится в диапазонах соответственно:

— — 20-300°С,

— 300-600°С,

— 600-1000°С.

Стенки ячеек кассетной матрицы должны обеспечивать электроизоляцию боковых поверхностей ветвей электронной или дырочной проводимости друг от друга. Конструкция кассетной матрицы должна обеспечивать возможность формирования контактных пластин согласно топологии электрического соединения ветвей требуемой конфигурации по теплопоглощающим (холодная) и тепловыделяющим (горячая) поверхностям посредством механической обработки (токарной, фрезерной и т. п.). Обработка происходит согласно требованиям по шероховатости и плоскостности, после чего поверх контактного слоя наносится электроизоляционное покрытие из керамики с высокой теплопроводностью, например электрокорунда (Al2O3), нитрида алюминия (AlN), оксида бериллия (ВеО) и т.п. При традиционной сборке термобатарей, электроизоляционный слой в виде керамической пластины монтируется на контактные пластины термобатареи посредством термостойкого герметика. Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить термическое сопротивление батареи за счет ликвидации этого промежуточного слоя. Полученное керамическое покрытие впоследствии зашлифовывается в соответствии с установленными требованиями.

При нанесении покрытий методом ХГН оказывается незначительное тепловое воздействие на покрываемое изделие (нагрев в зоне нанесения не превышает 100-150°С), что исключает возникновение внутренних напряжений и его деформацию, а также окисление материалов покрытия и детали. При этом пористость нанесенного покрытия составляет от 0 до 10%, а адгезия достигает 30-80 МПа. Поток напыляемых частиц является узконаправленным и имеет небольшое поперечное сечение, что позволяет, в отличие от традиционных газотермических методов напыления, наносить покрытия на локальные (с четкими границами) участки поверхности изделий. Производительность может достигать более 6 г/мин напыленного порошка. Возможно нанесение многокомпонентных покрытий с переменным содержанием компонентов по его толщине, а также нанесение различных типов покрытий с помощью одной установки.

Термоэлектрические материалы выбирались из наиболее коммерчески распространенных для выбранных интервалов температур. Материалы для напыляемых покрытий выбирались исходя того, что они должны обеспечивать физико-химическую и механическую стабильность ветвей термоэлектрических материалов в рабочем диапазоне температур. Кроме того, материалы для барьерного антидиффузионного и контактного слоев должны иметь низкое удельное сопротивление (не менее 1⋅10-5 Ом⋅см) и омический контакт друг с другом и ветвью. В свою очередь материалы для электроизоляционного слоя выбирались среди наиболее распространенных материалов применяемых для создания электроизоляционных пластин для коммерческих термобатарей. Толщина барьерного антидиффузионного слоя выбрана как наиболее оптимальная с точки зрения замедления диффузионных процессов вызывающих деградацию ветвей и уменьшения термического сопротивления термобатареи в процессе эксплуатации. Указанные толщины контактного и электроизоляционного слоев выбирались с запасом, с учетом последующей механической обработки. Итоговая толщина этих слоев выбирается согласно требуемым электротехническим теплотехническим характеристикам термобатареи.

На теплопоглощающей 3 и тепловыделяющей 4 поверхности ветвей 2 из низкотемпературных термоэлектрических материалов на основе тройных сплавов из теллурида висмута, сурьмы и селена наносится барьерный антидиффузионный слой 5 металлов: W, Mo, Ti, порошков из сплавов Bi-Ni-Al или Sb-Ni-Pb или смеси порошков Ti-Pb, Ni-Pb. Материалом для нанесения контактного слоя 6 служит порошок алюминия. Для снижения пористости контактного слоя 6 в исходный порошок алюминия может добавляться порошок молибдена или вольфрама. Во всех операциях по нанесению покрытия используются порошки дисперсностью 5-100 мкм. Поток порошка направляется к напыляемой поверхности под углом от 30 градусов, что предотвращает проникновение его в зазоры между стенками кассетной матрицы из электроизоляционных прокладок 1 и боковой поверхностью установленных в нее ветвей 2.

Разрез термоэлемента радиально-кольцевой конструкции, с нанесенными барьерным антидиффузионным 5 и контактным 6 слоями показан на фиг. 1. Аналогичный принцип расположения напыляемых слоев коммутации сохраняется и в плоской конструкции, где отличие заключается лишь в форме электроизоляционных пластин 1 и ветвей 2.

При использовании ветвей 2 из среднетемпературных материалов, например, из теллурида свинца и германия, вначале наносят барьерный антидиффузионный слой 5 из порошка карбонильного железа. Либо на заготовку PbTe электронного типа проводимости (n-тип) наносят барьерный антидиффузионный слой 5 из смеси порошков SnTe + СоТе. Контактный слой 6 наносят из порошка сплава кобальта и железа. При использовании GeTe в качестве материала дырочного типа проводимости (р-тип), на тепловыделяющую поверхность 4 необходимо нанести барьерный антидиффузионный слой 5, состоящий из двух последовательно напыленных слоев: вначале смесь порошков CrTe + SnTe, затем слой смеси SnTe + СоТе. В качестве контактного слоя 6 наносится покрытие из порошка сплава Со — Fe.

На ветви 2 из высокотемпературного сплава Si — Ge в качестве антидиффузионного барьерного слоя наносят слой углеродных нанотрубок. Контактный слой (6) наносят из градиентной смеси порошков из углеродных нанотрубок и фуллеренов или сплава 29НК (ковар).

На тепловыделяющие 4 и теплопоглощающие 3 поверхности ветвей из материалов на основе высшего силицида марганца (например, MnSi1.71-1.75) или системы Mg2Si-Mg2Ge-Mg2Sn наносится барьерный антидиффузионный слой 5 из порошка хрома, а контактный слой 6 из порошка никеля или смеси порошков никеля и алюминия.

При формировании контактных пластин 9 могут применяться плакированные порошки металлов, частицы которых плакированы другим металлом (например, никель, плакированный алюминием)

После завершения нанесения контактного слоя его поверхность подвергают механической обработке (токарной, фрезерной и т.п.) для вскрытия топологии соединения ветвей термобатареи, в соответствии с требуемыми нормами по шероховатости и плоскостности. Затем, при помощи ХГН, поверх обработанного контактного слоя наносится сплошное керамическое электроизоляционное покрытие с высокой теплопроводностью, например, из электрокорунда (Al2O3), нитрида алюминия (AlN), оксида бериллия (ВеО) и т.п.Данные материалы являются традиционными для изготовления тепловых переходов и электроизоляционных слоев термобатарей. Полученный керамический слой впоследствии зашлифовывается в соответствии с установленными требованиями по шероховатости и плоскостности.

Нанесение барьерных антидиффузионных, контактных и электроизоляционных покрытий может осуществляться при помощи установок Димет 402-421 или их аналогов, обладающие компрессором и воздушной магистралью, которые обеспечивают давление сжатого газа до 6 атм и производительность наносимого покрытия от 6 г/мин, а также сопло необходимой конструкции. Посредством данной установки, возможно напылять металлические порошки дисперсностью порядка 5-100 мкм при скоростях газового потока 300-1000 м/с.Удельное сопротивление напыленного покрытия из меди составляет 2,05-4,37⋅10-6 Ом⋅см, что сопоставимо с сопротивлением медных контактных пластин используемых при изготовлении термобатарей с помощью пайки. Исходя из вышеперечисленных характеристик, использование ХГН позволяет повысить энергетическую эффективность готовой термобатареи на 10-15%, в основном за счет низкой пористости (до 0%), уменьшение термического сопротивления в результате ликвидации слоев припоя и герметика и улучшения качества электропроводящих слоев за счет низкой концентрации окислов.

Экономические преимущества использования ХГН определяют высокая производительность способа, в сочетании с высоким коэффициентом использования порошка 50 — 80%. Более того, в отличие от высокотемпературных способов нанесения металлических покрытий, данный способ позволяет проводить сбор порошка и повторное его использование, что увеличивает коэффициент использования до 90-95%, снижает эксплуатационные затраты и обеспечивает экологическую чистоту работ. Помимо всего вышеперечисленного, заявленный способ хорошо поддается механизации и автоматизации технологических процессов нанесения покрытий и сборки. Этому способствует возможность наносить покрытия требуемого функционального состава в рамках единого технологического процесса за счет низких температур напыляемого потока частиц.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет повысить энергетическую эффективность термоэлектрических батарей, а также увеличить производительность и снизить себестоимость их изготовления.







Термоэлектрические термометры. Термопара и термобатарея

1.8. Термоэлектрические термометры.
Термопара и термобатарея .
Электроны
начинают
проникать
через
границу
в обе стороны.
Но –
В
результате
на
границе
образуется
двойной
электрический
слой
Пустьразной
два различных
проводника
А ипоток
Б с различной
электронной
из-за
электронной
плотности
из А–вположительных.
Б больше
потока
справа
избыток
отрицательных
зарядов,
слева
плотностью
соединены друг с другом (Рис. 1.8.1).
из
Б в А.
А
Б
Рис. 1.8.1.
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
А
Б
UАБ
Образуется контактная разность потенциалов UАБ. Поскольку
подвижность электронов тем больше, чем больше температура, то
UАБ также зависит от температуры спая.
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
А
Б
UАБ
Однако так измерить температуру нельзя! В замкнутой цепи сумма
всех контактных напряжений равна нулю, ток не возникает.
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
А
1
Б
t1
2
А
t2
Рис. 1.8.2.
Соберем цепь состоящую из двух спаев (Рис. 1.8.2). Если
температуры обоих спаев равны, то ток не возникает , т. к. UАБ = UБА.
Но если температуры спаев различны, то UАБ ≠ UБА. Тогда в цепи
возникает ток.
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
Закон Зеебека:
А
Б
t1
А
В замкнутой цепи, содержащей
два спая двух разнородных
проводников, возникает
электрический ток,
пропорциональный разности
температур этих спаев.
t2
Рис. 1.8.3. Термопара.
e (t1 t 2 )
i
R
(1.8.1)
е – контактная разность потенциалов, возникающая в паре А — Б
при разности температур в 1 градус (~10-5 в/К),
RΣ – суммарное сопротивление всей цепи.
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
Закон Пельтье:
А
Б
t1
А
Если через замкнутую цепь,
содержащую два спая двух
разнородных проводников,
пропустить электрический ток, то
температура одного из спаев
повышается, а другого – понижается.
t2
Рис. 1.8.4. К закону Пельтье
Закон Пельтье полностью обратим по
отношению к закону Зеебека.
Закон Зеебека дает возможность измерить разность температур
между спаями.
Закон Пельтье дает возможность создать термоэлектрический
холодильник.
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
А
Б
Гор.
А
Хол.
А
Б
Хол.
А
Гор.
А почему закон Пельтье полностью обратим по отношению к
закону Зеебека?…
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
Для повышения чувствительности
термоэлектрического термометра
соединяют последовательно
несколько термопар и собирают
термобатарею (Рис. 1.8.5).
t2
t1
Рис. 1.8.5. Термобатарея.
Ток, возникающий в термобатарее:
ne t1 t 2
i
nRt Rg r
n – количество термопар в термобатарее,
Rt – сопротивление одной термопары,
Rg – сопротивление гальванометра,
r – сопротивление подводящих проводов.
(1.8.2)
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
ne t1 t 2
i
nRt Rg r
Рассмотрим зависимость тока,
возникающего в термобатарее, от
количества термопар n. Для этого
рассмотрим два крайних случая.
Случай 1. Сопротивление термобатареи мало.
.
nRt Rg r
ne t1 t 2 ne t1 t2
i
Rg r
nRt Rg r
Ток пропорционален количеству термопар.
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
i
ne t1 t 2
nRt Rg r
Случай 2. Сопротивление термобатареи велико.
nRt Rg r
ne t1 t 2
ne t1 t 2 e t1 t2
i
nRt
Rt
nRt Rg r
Ток не зависит от количества термопар.
На практике следует руководствоваться соотношением:
nRt Rg r
(1.8.3)
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
Чувствительность термопары и термобатареи.
S
di
d
ne(t1 t2 )
ne
(
)
d (t1 t 2 ) d (t1 t2 ) nRt Rg r
nRt Rg r
S
ne
nRt Rg r
(1. 8.4)
Для повышения чувствительности термобатареи нужно:
— брать материалы с максимальной контактной разностью
потенциалов (е),
— увеличивать количество термопар (n), руководствуясь
соотношением (1.8.3).
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
Погрешности термопары и термобатареи.
1. Эффект Пельтье, из-за чего измеренная разность
температур несколько меньше истинной в результате
протекания термотока.
2. Изменение внутреннего сопротивления гальванометра.
3. Изменение сопротивления подводящих проводов.
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
Путь устранения – компенсационная схема (Рис. 1.8.6)
i1
i2
R3
R1
R2
мкА
Рис.1.8.6. Компенсационная схема.
Если i1= i2 то общий ток через термопару равен нулю.
Эффект Пельтье не проявляется, а остальные причины
погрешностей теряют смысл. Термоток можно измерять по
микроамперметру мкА.
1.8. Термоэлектрические термометры. Термопара и
термобатарея .
i1
i2
R3
R1
R2
Для того, чтобы отказаться от второго измерительного
прибора, термоток измеряют по шкале, нанесенной около
ручки потенциометра R2. Предварительно регулируют
рабочий ток в контуре R2 – R3 с помощью резистора R3.

Энергетическое образование

6. Пирометры и тепловизоры

Хотя инфракрасные датчики температуры сравнительно недавно начали использоваться в промышленности, тем не менее они находят все более широкое применение для измерения температуры, так как они удобны и дают точные показания. Как и другие приборы для измерения температуры, о которых мы говорили ранее, ПК-датчики используют электричество в качестве основы для измерений.

В природе все объекты излучают волны в зоне инфракрасного спектра в зависимости от их температуры. Инфракрасное излучение невидимо и располагается как раз за участком красного света электромагнитного спектра. ИК-температурный датчик обнаруживает излучение и преобразует показания в температурные Проще говоря, ИК-датчик аккумулирует радиацию и преобразует ее в электрический сигнал. Электрический сигнал, в свою очередь обрабатывается и отображается в виде числа, показывающего количество градусов (Фаренгейта или Цельсия).

Пирометр.

На следующем рисунке дано упрощенное изображение ИК датчика и горячего объекта Основными частями инфракрасного устройства являются: линза, ИК-приемник, и дисплей температурных показаний. Инфракрасное излучение, идущее от горячего объекта фокусируется линзой и подается на ИК-приемник.

ИК-температурный датчик и горячий объект.

ИК-приемник ИК-температурного датчика может представлять собой полупроводниковый материал, термопару или термобатарею. Термобатарея представляет собой группу термопар, соединенных вместе последовательно.

Схематичное изображение термобатареи.

Когда ИК-приемник температурного датчика нагревается, то генерируется напряжение(имеется ввиду, что это термопара или термобатарея) или меняется сопротивление (если речь идет о полупроводниковом материале). Изменение величины напряжения и сопротивления затем преобразуется в соответствующие температурные показания и отображаются на шкале прибора. Если температура объекта уменьшается, то его инфракрасное излучение уменьшается и в данном случае меняющаяся величина сигнала сопротивления и напряжения, посылаемого в приемник будет отображена на шкале как уменьшение температуры.

ИК-темпераурный обычно называется инфракрасным пистолетом. Для того, чтобы определить температуру объекта прибор направляется на объект и нажимается спусковой механизм. Показания температуры отображаются на дисплее прибора.

Расстояние между прибором и объектом, чья температура измеряется, не влияет на точность показаний. Однако прибор должен использоваться для диапазона, указанного изготовителем. Кроме того, чем больше расстояние между прибором и объектом, тем большая площадь зондировалась.

Некоторые инфракрасные пистолеты имеют спусковые механизмы с двумя положениями. В первом положении спусковой крючок останавливается на пол-пути, и такое положение служит для сканирования поверхности или участка, где имеетя неоднородность нагрева. В этом положени показания на дисплее меняются в зависимости от количества обнаруженных неоднородных участков. Это положение используется для определения приблизительной температуры объектов. Второе положение спускового механизма — это когда крючок полностью утоплен. Это положение используется для обнаружения объекта с наивысшей температурой, если объектов несколько. Когда крючок находится в этом положении, то показания на дисплее перестанут меняться, как только будет обнаружен объект с наивысшей температурой. Это положение называется «положение удержания наивысшего показания».

Другой особенностью инфракрасных пистолетов является наличие переключателя коэффициента излучения. Переключатель коэффициента излучения компенсирует отраженное излучение, которое может повлиять на точность температурных показаний. Объекты отражают инфракрасное излучение, идущее от других объектов помимо собственного инфракрасного излучения. Однако отраженное инфракрасное излучение не является показателем истинной температуры объекта, а ИК-приемник не может отличить излучаемые волны от отраженных, пока вы не настроите переключатель коэффициента излучения на объект, чья температура измеряется. Большинство производителей ИК-температурных датчиков поставляют в комплекте с прибором таблицы, где указаны коэффициенты излучения для наиболее часто измеряемых поверхностей.

Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.