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.

С развитием полупроводниковой техники и появлением фотодиодных ячеек ПЗС, позволяющих хранить принятый световой сигнал, стало возможным создание современных тепловизоров на основе матрицы ПЗС датчиков. Данный принцип построения изображений позволил создать портативные устройства, с высокой скоростью обработки информации, которые позволяют вести контроль за изменением температур в режиме реального времени.

Наиболее перспективным направлением развития современных тепловизоров является применение технологии неохлаждаемых болометров, основанной на сверхточном определении изменения сопротивления тонких пластинок, под действием теплового излучения всего спектрального диапазона. Данная технология активно применяется во всем мире для создания тепловизоров нового поколения, отвечающих самым высоким требованиям.

Тепловизор.

Тепловизор — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее (или в памяти) тепловизора как цветовое поле, где определённой температуре соответствует определённый цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры видимой в объектив поверхности.


Термобатарея против болометра — Сравнивая Слова

2021 2021 | Сравнивая Слова Сравнивая Слова |

Основное различие между термоэлементом и болометром заключается в том, что Термобатарея — это устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую. а также Болометр — это устройство для измерени

Содержание:

Главное отличие

Основное различие между термоэлементом и болометром заключается в том, что Термобатарея — это устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую. а также Болометр — это устройство для измерения мощности падающего электромагнитного излучения путем нагрева материала с электрическим сопротивлением, зависящим от температуры.

  • Термобатарея

    Термобатарея — это электронное устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую. Он состоит из нескольких термопар, соединенных обычно последовательно или, реже, параллельно.

    Термопары работают, измеряя разность температур от точки их соединения до точки, в которой измеряется выходное напряжение термопары. Термопары могут быть подключены последовательно как пары термопар с переходом, расположенным по обе стороны от слоя термического сопротивления. На выходе пары термопар будет напряжение, которое прямо пропорционально разнице температур в слое термического сопротивления, а также тепловому потоку через слой термического сопротивления. Последовательное добавление большего количества пар термопар увеличивает величину выходного напряжения. Термобатареи могут быть сконструированы с одной парой термопар, состоящей из двух термопар, или с несколькими парами термопар.

    Термобатареи не реагируют на абсолютную температуру, но генерируют выходное напряжение, пропорциональное местной разнице температур или температурному градиенту.

    Термобатареи используются для обеспечения выходного сигнала в зависимости от температуры в составе устройства для измерения температуры, такого как инфракрасные термометры, широко используемые медицинскими работниками для измерения температуры тела, или в тепловых акселерометрах для измерения профиля температуры внутри герметичной полости датчика. . Они также широко используются в датчиках теплового потока и пиргелиометрах, а также в устройствах контроля безопасности газовых горелок. Выходная мощность термобатареи обычно находится в диапазоне десятков или сотен милливольт. Помимо увеличения уровня сигнала, устройство может использоваться для пространственного усреднения температуры. Термобатареи также используются для выработки электроэнергии, например, за счет тепла от электрических компонентов, солнечного ветра, радиоактивных материалов, лазерного излучения или горения. Этот процесс также является примером эффекта Пельтье (электрический ток, передающий тепловую энергию), поскольку процесс передает тепло от горячих спаев к холодным.

  • Болометр

    Болометр — это устройство для измерения мощности падающего электромагнитного излучения посредством нагрева материала с электрическим сопротивлением, зависящим от температуры. Он был изобретен в 1878 году американским астрономом Сэмюэлем Пирпонтом Лэнгли.

Википедия
  • Thermopile (имя существительное)

    Электронное устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую. Обычно создается с использованием последовательной комбинации термопар.

  • Bolometer (имя существительное)

    Чувствительное устройство для обнаружения и измерения энергии электромагнитного излучения.

Викисловарь
  • Thermopile (имя существительное)

    набор термопар для измерения небольших количеств лучистого тепла.

Оксфордский словарь
  • Thermopile (имя существительное)

    Чрезвычайно чувствительный инструмент, используемый для определения небольших перепадов температуры и степени нагрева. Он состоит из чередующихся стержней из сурьмы и висмута или любых двух металлов, имеющих разную способность проводить тепло, соединенных с астатическим гальванометром, на который очень ощутимо влияет электрический ток, индуцируемый в системе стержней даже при воздействии слабейшие градусы тепла.

  • Bolometer (имя существительное)

    Прибор для измерения мельчайших количеств лучистого тепла, особенно в различных частях спектра; — называется также актиническим балансом, термическим балансом.

Словарь Вебстера
  • Thermopile (имя существительное)

    своего рода термометр для измерения теплового излучения; состоит из нескольких последовательно соединенных термопар

  • Bolometer (имя существительное)

    прибор, измеряющий тепловое излучение; чрезвычайно чувствительный

WordNet Принстона

Термобатареи Иллюстрации,

Что такое термобатарея?

Термобатарея — электронное устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую. Он состоит из нескольких термопар, соединенных обычно последовательно или, реже, параллельно.

Термопары

работают путем измерения разности температур от точки их соединения до точки, в которой измеряется выходное напряжение термопары. Термопары могут быть подключены последовательно как пары термопар с переходом, расположенным по обе стороны от слоя термического сопротивления.На выходе пары термопар будет напряжение, которое прямо пропорционально разнице температур в слое термического сопротивления, а также тепловому потоку через слой термического сопротивления. Последовательное добавление большего количества пар термопар увеличивает величину выходного напряжения. Термобатареи могут быть сконструированы с одной парой термопар, состоящей из двух термопар, или с несколькими парами термопар.

Термобатарея представляет собой последовательно соединенный массив термопар, каждая из которых состоит из двух разнородных материалов с большой термоэлектрической мощностью и противоположной полярностью.Термопары размещаются поперек горячих и холодных участков конструкции, а горячие спаи термически изолированы от холодных спаев. Холодные спаи обычно размещаются на кремниевой подложке для обеспечения эффективного теплоотвода. В горячих регионах есть черное тело для поглощения инфракрасного излучения, которое повышает температуру в соответствии с интенсивностью падающего инфракрасного излучения. В этих термобатареях используются два разных термоэлектрических материала, которые помещены на тонкую диафрагму, имеющую низкие теплопроводность и емкость.

Термобатарея — это набор из нескольких последовательно соединенных термопар. Термобатарея с N термопарами будет выдавать напряжение, в N раз большее, чем напряжение, создаваемое одной термопарой, что увеличивает чувствительность преобразователя. При наличии достаточного количества элементов в термобатареи можно генерировать полезное напряжение для управления другим процессом. Этот тип преобразователя часто используется для измерения теплового потока.

Термобатареи не реагируют на абсолютную температуру, но генерируют выходное напряжение, пропорциональное разнице температур или температурному градиенту.

Термобатареи

используются для обеспечения выходного сигнала в зависимости от температуры в составе устройства для измерения температуры, такого как инфракрасные термометры, широко используемые медицинскими работниками для измерения температуры тела, или в термоакселерометрах для измерения профиля температуры внутри герметичной полости корпуса. датчик. . Они также широко используются в датчиках теплового потока и устройствах безопасности газовых горелок.

Выходная мощность термобатареи обычно находится в диапазоне десятков или сотен милливольт.Помимо увеличения уровня сигнала, устройство может использоваться для пространственного усреднения температуры.

Термобатареи также используются для выработки электроэнергии, например, за счет тепла электрических компонентов, солнечного ветра, радиоактивных материалов или горения. Этот процесс также является примером эффекта Пельтье (электрический ток, передающий тепловую энергию), поскольку процесс передает тепло от горячих спаев к холодным.

Заявки:

Детекторы на термоэлементах — это тепловые детекторы, в которых используется эффект Зеебека, в котором тепловая электродвижущая сила генерируется пропорционально энергии падающего инфракрасного света.Сами по себе термобатареи не зависят от длины волны и поэтому используются с различными типами оконных материалов для различных приложений, таких как измерение температуры, зондирование человеческого тела и анализ газов.

Преимущества термобатареи

  • Нет необходимости во внешнем источнике питания
  • Отсутствует стабильный отклик на излучение постоянного тока термометрами
  • Характеристики стабильного отклика
Термобатарея с дифференциальной температурой

Схема термобатареи с дифференциальной температурой с двумя наборами последовательно соединенных пар термопар, показанная выше.Два верхних спая термопары имеют температуру T1, а два нижних спая термопары имеют температуру T2. Выходное напряжение термобатареи ΔV прямо пропорционально разности температур ΔT или T1 — T2 на слое термического сопротивления и количеству пар спая термопары. Выходное напряжение термобатареи также прямо пропорционально тепловому потоку q ”через слой термического сопротивления.

Также читайте: Как работает 4-проводный RTD?

Датчик термобатареи Физика

Использование датчиков на термоэлементах для измерения энергии одиночного импульса

Хотя датчики мощности лазера на термобатареях используются в основном для измерения мощности, они также могут измерять энергию единичного импульса, где они интегрируют мощность, протекающую через диск с течением времени.Поскольку типичное время, необходимое для нагрева и охлаждения диска, составляет несколько секунд, эти термодатчики могут измерять только один импульс каждые несколько секунд. Таким образом, они подходят для так называемого «однократного» измерения. Хотя время отклика сенсорных дисков невелико, нет предела тому, насколько короткими будут измеряемые импульсы, поскольку измерение представляет собой тепло, протекающее через диск после импульса.

Типы дисков с термобатареями

Не существует единого поглотителя, который удовлетворял бы требованиям всех приложений измерения мощности лазера.Доступны несколько типов поглотителей для различных применений, таких как длинные импульсы (0,1-10 мс), короткие импульсы (

Термобатареи могут измерять от десятков микроватт до киловатт. Тем не менее, тепловой диапазон работы дисков ограничен. Если разница между температурой горячего и холодного спая превышает десятки градусов, постоянный нагрев / охлаждение спая может вызвать преждевременный выход из строя спая. Чтобы приспособиться к разным диапазонам мощностей, используются диски разной толщины и размеров, толстые для больших мощностей и тонкие для малых.

Время отклика дисков зависит от их размера и формы: диски большего диаметра и более толстые диски работают медленнее, чем тонкие диски малого диаметра. Время отклика, как правило, зависит от массы материала, который должен нагреться в тонкой абсорбирующей области диска, в зависимости от скорости, с которой тепло выходит из той же области. Время отклика приблизительно пропорционально диафрагме, то есть диафрагма 50 мм в три раза медленнее, чем диафрагма 18 мм.

Термопоглощающие головки

Поверхностный поглотитель обычно состоит из оптически поглощающего огнеупорного материала, нанесенного на теплопроводную подложку из меди или алюминия.Когда длинный импульс в несколько сотен мкс или непрерывный лазерный луч падает на такой поверхностный поглотитель, свет поглощается очень тонким слоем поверхности — обычно толщиной 0,1–1 мкм. Хотя свет поглощается тонким слоем и там преобразуется в тепло, импульс достаточно длинный, так что, пока энергия передается в поверхностный слой, тепло также течет в теплопроводящую подложку, и поэтому поверхность не нагревается. чрезмерно.

Surface vs.Объемные абсорберы

При измерении лазера короткими импульсами длительностью в несколько десятков мкс или менее тепло выделяется за короткое время и не может течь во время импульса. Поэтому поверхностный поглотитель, который поглощает энергию тонким поверхностным слоем, не подходит. Вся энергия вкладывается в тонкий слой, и этот слой испаряется. В этом случае используются объемные поглотители. Они традиционно состояли из стекла нейтральной плотности, термически связанного с теплопроводной металлической подложкой.Стекло ND поглощает свет на глубине 1-3 мм вместо долей микрометра. Следовательно, даже при коротких импульсах при отсутствии теплового потока свет и тепло оседают на значительную глубину материала, и поэтому измеритель мощности / энергии с объемным поглотителем способен выдерживать гораздо более высокие плотности энергии — до 10 Дж / см 2

Термопара

и термобатарея — в чем разница?

Термопара

(физика) Преобразователь, состоящий из двух разных металлов, сваренных вместе на каждом конце; создается напряжение, пропорциональное разнице температур между двумя переходами (один из которых обычно поддерживается при известной температуре)

Термобатарея

Электронное устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую.Обычно создается с использованием последовательной комбинации термопар.

Термоэлемент

Термоэлектрическая пара.

Thermopilenoun

Чрезвычайно чувствительный прибор, используемый для определения небольших перепадов температуры и степени нагрева. Он состоит из чередующихся стержней из сурьмы и висмута или любых двух металлов, имеющих разную способность проводить тепло, соединенных с астатическим гальванометром, на который очень ощутимо влияет электрический ток, индуцируемый в системе стержней даже при воздействии слабейшие градусы тепла.

Thermocouplenoun

вид термометра, состоящий из двух проводов из разных металлов, соединенных на обоих концах; один спай находится при температуре, которую необходимо измерить, а другой — при фиксированной более низкой температуре; ток, генерируемый в цепи, пропорционален разности температур.

Thermopilenoun

своего рода термометр для измерения теплового излучения; состоит из нескольких термопар серии

Термоэлемент

термоэлектрическое устройство для измерения температуры, состоящее из двух проводов из разных металлов, соединенных в двух точках, при этом напряжение между двумя спаями создается пропорционально разнице температур.

Thermopilenoun

Набор термопар, предназначенных для измерения небольших количеств лучистого тепла.

Термопара

Термопара — это электрическое устройство, состоящее из двух разнородных электрических проводников, образующих электрический спай. Термопара создает зависящее от температуры напряжение в результате эффекта Зеебека, и это напряжение можно интерпретировать как измерение температуры.

Термобатарея

Термобатарея — это электронное устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую.Он состоит из нескольких термопар, соединенных обычно последовательно или, реже, параллельно.

Термобатарея

— обзор | Темы ScienceDirect

2.4.1 Методы измерения солнечных ресурсов

Попытки измерить и количественно оценить количество радиации, поступающей на поверхность Земли от Солнца, относятся к началу 1800-х годов. Отличная историческая перспектива, описывающая эволюцию устройств для измерения солнечной энергии, представлена ​​в Vignola et al. (2012a). Один из самых ранних инструментов, пиргелиометр Пуйе (впервые построенный в 1837 году), был первым инструментом, получившим название пиргелиометр , и был разработан для получения первой оценки общей освещенности неба .В начале 1900-х годов началась разработка инструментов, которые измеряли общую радиацию Солнца и неба (GHI), которые теперь называются пиранометрами .

В конце 1800-х годов радиометр Кэмпбелла – Стокса стал очень популярным инструментом для определения количества часов прямого солнечного излучения в день. Этот инструмент работает, фокусируя прямой солнечный луч через стеклянный шар на полосу бумаги; когда солнце не закрыто облаком, сфокусированный луч прожигает линию на полоске бумаги, откалиброванную таким образом, что длина линии ожога соотносится с продолжительностью прямого солнечного света.В конце каждого дня общая длина ожога переводится в количество часов прямого солнечного света в течение дня. Хотя этот подход дает лишь приблизительное представление о солнечном ресурсе, простота и удобство использования прибора сделали его популярным компонентом метеостанций во всем мире. Даже сегодня многие из этих инструментов все еще работают, особенно на метеостанциях в аэропортах в развивающихся странах. Однако для преобразования данных о солнечном сиянии в оценки солнечных ресурсов необходимо разработать эмпирические соотношения, что может привести к очень высокой неопределенности при преобразовании.Таким образом, не рекомендуется использовать эти инструменты для оценки солнечных ресурсов.

Другой подход, использующий биметаллические датчики (например, биметаллический актинограф Robitzsch), был разработан в начале 1930-х годов и к середине века также стал очень популярным на национальных метеостанциях по всему миру. Эти инструменты все еще широко используются сегодня.

Примерно в начале 20-го века были предприняты усилия по разработке приборов, которые преобразуют поступающее солнечное излучение в электрическую мощность, и сегодня это наиболее распространенный подход для разработки точных измерений солнечного ресурса.Сегодня эти типы приборов делятся на две большие категории: использующие детекторы с термобатареями типа и использующие детекторы с кремниевым диодом типа . Детектор на термоэлементах работает по принципу термоэлектрического эффекта , при котором напряжение генерируется из разницы температур между двумя разнородными металлами. Сегодняшние прецизионные пиранометры и пиргелиометры используют этот эффект, размещая два разных металла под стеклянным куполом (или куполом с двойным стеклом) и отслеживая изменения выходного напряжения из-за прохождения солнца по небу и затемнения солнца облака и дымка.

Кремниевые фотодиоды изготовлены из кристаллического кремния, который был преобразован в полупроводник, аналогично принципам фотоэлемента на основе кристаллического кремния. Приборы, использующие эту технологию, имеют преимущество в гораздо более низкой стоимости и более быстром времени отклика, чем приборы на основе термобатареи; однако у них есть существенные недостатки, так как их характеристики спектрального отклика ограничены (они вообще не реагируют на длины волн выше 1100 нм) и поэтому подвержены несколько большей погрешности, чем инструменты, использующие детекторы на термобатареях.

Примеры пиранометров и пиргелиометров на основе термобатарей, имеющихся в настоящее время на рынке, показаны на рис. 2.5 (a) и (b), а пример пиранометра из кремниевого фотодиода, представленного в настоящее время на рынке, показан на рис. 2.5 (c).

Рисунок 2.5. Примеры имеющихся в продаже устройств солнечного мониторинга. (а) пиранометр Эппли, (б) пиргелиометр Эппли, установленный на трекере, и (в) кремниевый фотодиодный датчик LiCor.

Воспроизведено из галереи изображений NREL №№ 15537, 15554 и 15483.

Использование радиометров на термобатареях стало обычным явлением с середины 1920-х годов благодаря новаторской работе таких компаний, как Kipp & Zonen, а позже, Eppley Laboratories и EKO Instruments, которые продолжают разрабатывать и совершенствовать улучшенные приборы на термобатареях для различных научных исследований. целей. Другие компании, такие как Hukseflux и Yankee Environmental Systems, недавно вышли на рынок с продуктами на основе термобатарей. Однако приборы, основанные на кремниевой фотодиодной технологии, остаются очень распространенными из-за их низкой стоимости, и их часто можно найти в предлагаемых и действующих солнечных фотоэлектрических и солнечных тепловых станциях.С точки зрения точности и точности, приборы типа термобатареи и, в меньшей степени, приборы типа кремниевых фотодиодов в настоящее время являются предпочтительным выбором для выполнения надежных программ измерения солнечных ресурсов.

Программы измерения солнечных ресурсов должны проводиться таким образом, чтобы используемые приборы и процедуры, выполняемые в программе измерений, следовали общепринятым практикам, которые гарантируют, что измерения могут быть четко сопоставлены с мировыми эталонами.Общепринятым стандартом является Всемирный радиометрический эталон (WRR), который устанавливается каждые 5 лет во Всемирном радиационном центре в Давосе, Швейцария, посредством международного сравнения пиргелиометров (IPC). IPC предполагает использование ряда сложных прецизионных приборов на основе термобатарей, таких как радиометры с абсолютным резонатором , эксплуатируемые несколькими глобальными исследовательскими институтами. Пиргелиометры, используемые для определения WRR, могут затем использоваться в региональных взаимных сравнениях для целей идентификации эталонных радиометров , которые, в свою очередь, могут использоваться в полевых условиях в качестве источников эталонной калибровки для приборов, развернутых на данном участке измерения.Таким образом, калибровки измерения для конкретного объекта могут быть прослежены до WRR через эти шаги взаимного сравнения.

Для получения наиболее точного дополнения DNI, GHI и DHI на объекте необходимо использовать отдельные приборы на основе термобатареи для каждого компонента; т.е. пиргелиометр на устройстве слежения за DNI и два пиранометра (один измеряет GHI, а другой — солнечный компонент, заблокированный затеняющим диском, так что он измеряет только DHI). Из-за дороговизны такой конфигурации предпринимались попытки использовать более простую, менее дорогостоящую, но все же надежную конфигурацию, известную как вращающийся радиометр теневой полосы или RSR . 1 RSR в основном состоит из кремниевого фотодиодного датчика, установленного наверху коробки, которая содержит двигатель и затемняющую полосу (см. Рис. 2.6). Двигатель разработан таким образом, чтобы полоса тени периодически проходила через поле зрения датчика. Из-за быстрого времени отклика датчика, как только затемняющая полоса полностью затеняет датчик, датчик измеряет только DHI. В остальное время датчик измеряет GHI. Основываясь на этих двух измерениях, DNI можно рассчитать, решив уравнение.[2.5] для DNI:

Рисунок 2.6. Изображения вращающегося теневого радиометра (RSR). Слева: крупный план затеняющего рычага, проходящего над кремниевым диодным датчиком. Справа: RSR установлен в поле.

Воспроизведено из галереи изображений NREL №№ 16994 (справа) и 15484 (слева).

[2.5] DNI = (GHI-DHI) / CosZ

Были предприняты обширные исследования для оценки неопределенностей пиргелиометров и пиранометров на основе термобатарей, работающих в полевых условиях, а также неопределенностей в рабочих RSR.Например, обширные сравнительные исследования были проведены в Лаборатории исследования солнечного излучения Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) в Голдене, штат Колорадо, и эти исследования были опубликованы в Wilcox and Myers (2008) с обновленной информацией, опубликованной Habte et al. (2014). Сводка анализов неопределенности пиргелиометров и пиранометров также представлена ​​в Sengupta et al. (2015). В этом отчете показано, что пиргелиометры, эксплуатируемые в полевых условиях после надлежащего технического обслуживания, будут иметь субчасовую погрешность с уровнем достоверности 95% ± 2%, тогда как пиранометры будут иметь погрешность ± 3% для зенитных углов Солнца от 30 ° до 60 °, и до ± 7–10% для зенитных углов Солнца более 60 °.Неопределенность измерения RSR DNI на уровне достоверности 95% в настоящее время подвергается серьезным исследованиям; в Vignola et al. (2012a) погрешность составляет ± 3,2%. Geuder et al. (2011), также сообщается в Sengupta et al. (2015) сообщили о погрешности около ± 3% на основе исследования 39 RSR, протестированных на Plataforma Solar Almería (PSA), Испания. Обычно ожидается, что погрешности RSR будут несколько выше, чем у приборов с термобатареями, хотя с точки зрения полевых операций эти несколько более высокие погрешности могут быть компенсированы их значительно более низкими затратами.Исследование 2015 года Wilbert et al. (2014) предоставляет всесторонний обзор передовой практики размещения и эксплуатации RSR.

На момент написания этой статьи тестируются и коммерциализируются другие методы разработки недорогого подхода к измерению DNI. Одним из таких инструментов является SPN1, производимый Delta-T Devices (рис. 2.7), который может обеспечивать DNI, DHI и GHI без использования каких-либо движущихся частей. Как описано в Sengupta et al. (2015) этот прибор состоит из семи детекторов термобатареи, расположенных под стеклянным куполом в виде шестиугольника.Датчики расположены под серией диффузоров и теневой маской, которая сконструирована таким образом, что в течение дня всегда будет один или несколько детекторов, полностью затененных от солнца и подверженных примерно половине рассеянного солнечного излучения. (под пасмурным небом). Кроме того, один или несколько детекторов освещаются полным солнечным лучом для всех положений Солнца. Затем минимальные и максимальные показания семи детекторов используются для расчета GHI и DHI. Хотя в настоящее время погрешности выходных сигналов этого прибора несколько выше, чем у приборов с термобатареями или даже RSR, на основе испытаний в NREL и PSA, продолжается работа по повышению точности этого прибора, который может предложить измерения всех три солнечных компонента по значительно меньшей цене по сравнению с традиционным набором термобатарейных приборов.

Рисунок 2.7. Пиранометр SPN1 производства Delta-T Devices.

Изображение предоставлено Delta-T, UK.

Принцип работы пиранометра с термобатареей

История пиранометра с термобатареей

С 1913 года Kipp & Zonen производила для измерения теплового излучения и света быстрые и чувствительные термобатареи (состоящие из множества термопар), разработанные доктором Моллем из Утрехтского университета. Однако только на метеорологической конференции в Утрехте в 1923 г.Молл обратил внимание ученых на эту термобатарею. Профессор Л. Горчинский из Польского метеорологического института решил сконструировать пиргелиометр и пиранометр, используя модифицированные термобатареи Молля-Горчинского.

Из-за характеристик термобатареи приборы могут быть небольшими, легкими, недорогими, иметь постоянный выходной сигнал напряжения и не требовать каких-либо внешних источников электроэнергии или систем управления. Эти прототипы оказались успешными, и в 1924 году Kipp & Zonen стала производителем инструментов.

Как работает пиранометр термобатареи

Используется принцип термоэлектрического обнаружения, при котором входящее излучение почти полностью поглощается горизонтальной почерневшей поверхностью в очень широком диапазоне длин волн. Результирующее повышение температуры измеряется с помощью термопар, соединенных последовательно или последовательно параллельно, чтобы образовалась термобатарея.

Активные (горячие) спаи расположены под почерневшей поверхностью приемника и нагреваются излучением, поглощенным черным покрытием.Пассивные (холодные) спаи термобатареи находятся в тепловом контакте с корпусом пиранометра, который служит теплоотводом. В более современных пиранометрах с более высокими характеристиками используется элемент Пельтье. Это тоже термоэлектрик, но разнородные металлы термопары / термобатареи заменены разнородными полупроводниками.

Необходимо защитить покрытие черного детектора от внешних воздействий, которые могут повлиять на измерение; например, осадки, грязь и ветер.Почти все пиранометры используют стекло оптического качества для изготовления полусферических одинарных или двойных куполов.

В зависимости от стекла пропускание составляет от 300 нм или менее до примерно 3000 нм. Двойные купола обеспечивают лучшую устойчивость в динамически меняющихся условиях за счет дополнительной «изоляции» поверхности датчика от воздействия окружающей среды, такого как ветер и быстрые колебания температуры.

Форма купола и показатель преломления материала улучшают реакцию датчика, когда солнце приближается к горизонту, «изгибая» падающий луч излучения.Наша модель CMP 22 — это пиранометр с высочайшими техническими характеристиками, в котором используются кварцевые купола для более широкого спектрального отклика. Более высокий показатель преломления дополнительно улучшает направленную реакцию и лучшую теплопроводность, чем у стекла, обеспечивает другие преимущества в производительности.

Пассивные термобатареи / пиранометры Пельтье, такие как наша серия CMP, не требуют источника питания. Детектор генерирует небольшое напряжение, пропорциональное разнице температур между черной поглощающей поверхностью и корпусом прибора.Это порядка 10 мкВ (микровольт) на Вт / м 2 , поэтому в солнечный день выходная мощность будет около 10 мВ (милливольт). Каждый пиранометр имеет уникальную чувствительность, определяемую в процессе калибровки, которая используется для преобразования выходного сигнала в микровольтах в общую энергетическую освещенность в Вт / м 2 .

Наша линейка интеллектуальных пиранометров SMP оснащена теми же детекторами, что и эквивалентные модели CMP, но со встроенной цифровой обработкой сигналов и улучшенными характеристиками, поэтому для работы им требуется внешний источник питания.

Для поддержания производительности калибровку обычно рекомендуется проводить каждые два года, а высококачественный водонепроницаемый соединитель для сигнального кабеля значительно упрощает процесс.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Интеллектуальная система парковки на базе Zigbee. • Система умной парковки на основе LoRaWAN


RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.


Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤


Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤


Основы и типы замирания : В этой статье описываются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤


Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤


Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи по соседнему каналу, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤


5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP


Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, wlan, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>


Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF


В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызовов и восходящая линия связи PS-вызовов.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.


RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide


Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования ИУ на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.УКАЗАТЕЛЬ испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA


Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH


Поставщики беспроводных радиочастотных устройств, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор


MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды


* Общая информация о здравоохранении *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.


RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR


IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB



СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ


RF Wireless Учебники



Различные типы датчиков


Поделиться страницей

Перевести страницу

Определение термобатареи Merriam-Webster

тер · м · ворс | \ ˈThər-mə-ˌpī (-ə) l \ : Аппарат, состоящий из термопар, объединенных таким образом, чтобы усилить эффект и используемый для генерирования электрических токов или определения интенсивности излучения. .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *