Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в термометрии, в частности в устройствах для измерения температуры поверхности тел биологических объектов, например температуры кожи или тела человека, или для измерения объемной температуры жидких или сыпучих сред. Сущность изобретения: устройство содержит приемник тепла с чувствительными элементами в виде термопары, закрепленной в тонкостенной металлической оболочке ( наконечнике ) и контактирующей с поверхностью тела. Геометрические размеры оболочки и термопар обеспечивают продолжительность прогрева зоны спая термопары за время менее 1 с. Устройство имеет габариты и вес, обеспечивает высокое быстродействие и точность измерений и обладает удобством в эксплуатации. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2029928
Класс(ы) патента: G01K7/00
Номер заявки: 5018058/10
Дата подачи заявки: 17.12.1991
Дата публикации: 27.02.1995
Заявитель(и): Тарасов М.Д.; Богданкевич М.О.; Сучков В.П.; Тараканов М.Ю.; Коваленко В.А.
Автор(ы): Тарасов М.Д.; Богданкевич М.О.; Сучков В.П.; Тараканов М.Ю.; Коваленко В.А.
Патентообладатель(и): Тарасов Михаил Диодорович
Описание изобретения: Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры поверхности различных упругих объектов, например биологических объектов, или объемной температуры жидких и сыпучих сред.
Известно устройство, включающее основание, на котором с одной стороны установлены приемник тепла в виде пружинящего лепестка, с которым соединены в центральной части термоэлектроды и кожух, защищающий теплоприемник, на противоположной стороне основания жестко установлен держатель, в основании выполнен канал для термоэлектродов [1].
Однако это устройство, содержащее перечисленные конструктивные признаки, характеризуется сложностью конструкции и негерметичностью, что усложняет его стерилизацию. При измерении температуры поверхности тела биологического объекта пациенту может быть причинено неудобство и болевые ощущения краем защитного кожуха и теплоприемника. Термопара чувствительного элемента контактирует с поверхностью объекта не непосредственно, а через лепесток упругого элемента, что повышает инерционность и увеличивает погрешность измерений.
Известно также устройство, включающее корпус, связанный с упругим элементом, соединенным с гибкой пластиной, и размещенную внутри корпуса термопару с выводами, горячий спай которой закреплен на поверхности гибкой пластины [2]. Упругий элемент выполнен сплошным с опорной частью в виде усеченного конуса, большее основание которого жестко соединено с гибкой пластиной по всей поверхности контакта между ними, а выводы термопары размещены в канале, выполненном в упругом элементе по его вертикальной оси, а вблизи горячего спая расположены по спирали в центральной части поверхности гибкой пластины со стороны ее соединения с опорной частью упругого элемента.
Это устройство содержит защитный кожух, что уменьшает возможность травмирования пациента, однако за счет того, что упругий элемент (основание) плотно прилегает к приемнику тепла, возрастает скорость оттока тепла из приемного элемента в основание. Это отрицательно влияет на быстродействие прибора в целом.
Цель изобретения - повышение достоверности результатов измерения и скорости измерения, а также упрощение конструкции.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Устройство содержит приемник тепла, соединенный с термопарой, расположенной в корпусе. Приемник тепла, связанный механически непосредственно с корпусом, выполнен в виде полусферического наконечника, выводы термопары электрически соединены с внутренней поверхностью наконечника в его вершине, причем диаметр его полусферы Dп,его толщина hп и диаметр термоэлектродов термопары dт выбраны из соотношений:
≥ 50, ≥ 15.
В изобретении включение упругого элемента, выполняющего функции основания, компенсировано выполнением приемника тепла в виде полусферического наконечника. Это сохраняет механическую прочность устройства в целом и уменьшает отток тепла от приемника из-за отсутствия дополнительных поддерживающих конструктивных элементов, что обеспечивает повышение достоверности результатов измерений. Выполнение приемника тепла в виде полусферического наконечника улучшает тепловой контакт зоны спая термопары с исследуемой поверхностью, что уменьшает время прогрева спая и увеличивает быстродействие устройства.
Геометрические размеры приемника тепла и термоэлектродов термопар выбираются с учетом необходимости сохранения прочности наконечника при внешних механических воздействиях, уменьшения времени прогрева наконечника и уменьшения потерь тепла по термоэлектродам термопар.
Диаметр Dп или толщина hп наконечника приемника тепла определяются по формуле, полученной путем решения уравнения теплопроводности для мгновенного поверхностного источника (стока) тепла в виде диска диаметром Dп:
Θ= 1 - 1-exp- , где Θ = - уровень прогрева наконечника приемника тепла;
tк( τ) - текущая температура поверхности тела;
tко, tпо - начальные температуры поверхности тела и приемника тепла;
ρп, Сп - плотность и теплоемкость материала наконечника приемника тепла;
ρ,С, а - плотность, теплоемкость и температуропроводность тела.
Задаваясь уровнем прогрева Θ и временем его достижения τ , определяются значения Dп и hп. Полученные значения проверяются на прочность и устойчивость по формулам теории упругости для тонкостенных оболочек, либо экспериментально, Отток тепла по термоэлектродам термопар оценивается по формулам для пятачковых термопар.
Приведенные выше соотношения размеров (наконечника) оболочки hп и термоэлектродов термопар dт получены опытным путем для случая измерений температуры биологических объектов и обеспечивают за время менее 1 с прогрев зоны спая приемника тепла измерительного устройства до уровня 0,9 от исходной температуры поверхности объекта.
Выполнение конструктивных элементов устройства и их взаимосвязей указанным образом обеспечивает получение дополнительного результата - упрощение конструкции устройства.
На чертеже показано устройство для измерения температуры.
Устройство содержит приемник 1 тепла, выполненный в виде полусферического наконечника, механически непосредственно связанного с корпусом 2 и вершиной 4 соединенного внутренней поверхностью с выводами термопары, которые свиты в жгут 3 и выведены к регистратору 5.
Устройство работает следующим образом.
При измерении температуры поверхности объекта устройство прижимают выпуклой наружной поверхностью приемника 1 тепла к поверхности объекта. Чувствительный элемент устройства (наконечник) слегка вдавливается в поверхность объекта, чем обеспечивается хороший тепловой контакт между поверхностью и наконечником и быстрый нагрев рабочего спая вершины 4 . Степень разогрева рабочего спая регистрируется измерительным прибором (регистратором 5).
Устройство может быть также использовано и для измерения объемной температуры сыпучих материалов и жидкостей.
Устройство содержит всего три конструктивных элемента, обладает малыми габаритами и весом, отличается высоким быстродействием и точностью измерений.
Формула изобретения: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА, содержащее упругий теплоприемник, соединенный с термопарой, основание которого жестко связано с основанием корпуса, отличающееся тем, что упругий теплоприемник выполнен в виде полусферического наконечника, термопара соединена с наконечником через спай, жестко прикрепленный к вершине внутренней поверхности полусферического наконечника, при этом диаметр его полусферы Dn больше или равен 50 его толщинам и больше или равен 15 диаметрам выводов термопары.