Инерционность термопар.
Для практического использования термопар важным параметром является их тепловая инерция. Детальному изучению инерционности термопар посвящены исследования Н. А. Ярышева при разработке им теоретических основ измерения нестационарных температур [96]. Однако для теоретических построений применяют идеализированные модели, которые существенно отличаются от реальных термопар. Поэтому численные значения динамических характеристик термопар в настоящее время в основном определяются экспериментально. Для экспериментального определения динамических характеристик термопары используют несколько приемов: а) скачкообразное изменение температуры среды (регулярный режим 1-го рода); б) линейное изменение температуры (регулярный режим 2-го рода); в) периодическое изменение температуры среды но гармоническому закону. Первый и третий методы на практике осуществляют, перемещая спай термопары из среды с одной температурой в среду с другой температурой, как это было предложено В. П. Бобковым и Е. В. Номофиловым (1966 г.). Развитие экспериментальной техники позволило значительно усовеpшенствовать методику измерения динамических характеристик микротермопар. Так, югославские исследователи В. Пислар, Н. Афган, М. Стефанович (1969 г.) для нагрева спая микротермопары, размещенной в потоке жидкости, использовали прерывистый пучок света. Ж. Дели, Р. Сэмерия и Ж. Фламан, сотрудники французской фирмы СЕА (1972 г.), применяли для скачкообразного нагрева спая рубиновый лазер, время нарастания мощности которого не превышало 1 мкс [72].
Микротермопары.
Снижение инерционности термопар — важное направление конструктивного развития термоэлектрических преобразователей. Одним из путей создания малоинерционной термопары является их изготовление без защитного чехла. Примером служит разработанная в ПО «Термоприбор» малогабаритная малоинерционная термопара с открытым горячим спаем (рис. 6.9) для измерения быстроменяющихся температур горячих газов [44]. Микротермопары являются эффективными приборами для получения информации о структуре неравновесных двухфазных потоков. С помощью микротермопар можно получить средние по времени и наиболее вероятные значения температуры обеих фаз. Г. Г. Трещев одним из первых (1957 г.) использовал микротермопару для измерения распределения температуры в потоке. Аналогичные измерения проведены П. Джирджи и В. Кларком (1964 г.), Г. Г. Бартоломеем и В. М. Чантуриным (1970 г.)· Ряд работ, посвященных термопарному методу исследования неравновесных двухфазных потоков, выполнен в 70-х годах в Физико-энергетическом институте В. В. Сергеевым, В. А. Ремизовым, И. С. Бухтеевым и др. [72].
При проведении научных исследований часто возникает потребность в миниатюрных термопарах, характеризующихся низкой инерционностью и высокой надежностью. Такие датчики используются для изучения тепловых явлений при литье изделий из резиновых смесей, при определении температурных режимов гидроприводов различных механизмов, рабочая среда которых находится под высоким давлением, при исследовании нестационарного конвективного теплообмена в замкнутых объемах и т. н. Работы по проектированию таких датчиков, в частности, велись в Красноярском политехническом институте А. К. Федюковичем и Ю. В. Видиным. Они создали термоэлектрический термометр из хромеля-копеля с термоэлектродами переменного сечения для изучения быстро протекающих тепловых процессов при температуре, не превышающей 500 °С. В качестве оболочки термометра служили медицинские инъекционные иглы [87].
Рис. 6.10. Тонкопленочный термоэлектрический приемник [73]:
1,2 — пленочные термоэлектроды; 3 — подложка-изолятор; 4 — деталь; 5 — измеритель термо-ЭДС.
Миниатюрная гибкая термопара для измерения температуры стенки со сложной геометрией разработана А. А. Фрактовниковым, Г. И. Гущиным, И. П. Масловым. Термопара обладает высокой гибкостью, что позволяет накручивать ее на стержень диаметром 1 —1,5 мм [89].
