Калориметрическое устройство

Калориметрическое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (1872986

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Веспубпин (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (5l)M. Кл.

Ц 01 К 17/00 (22)Заявлено 07,08,78 (21) 2653241/18-25

C с присоединением заявки № еввуАаРстекнный кеинтет

СССР (23) Приоритет ве делам нзобретеннй н открытий

Опубликовано;15,10,81, Бюллетень №38 (бз) УДK 536.621.... . I (088,8) Дата опубликования описания 18. 10. 81 (72) Авторы изобретения

К. П. Аверьянов, С. Г. Алексеев и М. С 1 ельман (71) Заявитель (54) КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к технике измерения излучения высоких энергий.и предназначено для построения соответствующей аппаратуры, обеспечивающей

/ измерения непосредственно в процессе рабочей эксплуатации источников излучения.

Известен пондеромоторный измеритель мощности и энергии излучения лазеров, содержащий чувствительный элемент в виде ферромагнитного шарика с прием10

/ ной алюминиевой пластиной, который подвешен в магнитном поле соленоида 1)..

Недостатками измерителя являются

15 относительно низкая чувствительность и узкий диапазон измерений, обусловленные необходимостью создания такого регулируемого магнитного поля, которое удерживало бы шарик в границах

20 поля при воздействии мощного излучения, а также пониженная точность, так как измерения ведутся в части сечения пучка излучения, Известен калориметр для лазеров большой мощности, в котором в качестзе поглощающей среды используется стеклянный фильтр с медным диском 2), Недостатком известного устройства является относительно низкая точность измерений, обусловленная тем, что поверхность пбглощающей среды сравнительно мала по отношению к апертуре излучения.

Наиболее близким к предлагаемому является калориметрическое устройство, содержащее кювету с водой, термоэлектрический преобразователь, регистратор максимального значения сигнала и приемник излучения (3).

Недостатком известного устройства является ограниченная возможность применения, обусловленная необходимостью перекрытия пучка излучения в процессе измерений. В ряде случаев это недопустимо либо по условиям технологии применения источников излучения (нарушается.,например, техноло. — . гический процесс) либо из-за ограниченности диапазона измерения самих калориметров, обусловленной барьером теплового разрушения, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Цель достигается тем, что приемник излучения выполнен в виде сферической камеры с входным и выходным окнами, внутри которой расположены частицы из ферромагнитного материала, шлюзовой камеры, электромагнита для созданияполя магнитного подвеса,установленного на поверхности сферической камеры, электромагнита для создания постоянного магнитного поля, размещенного вокруг наружной поверхности шлюзовой камеры1 устройство дополнительно снабжено системой закрытия шлюзовой камеры, включающее электромагнит с подвижным сердечником, поплавок и нить, соединяющую поплавок, расположенный внутри кюветы с водой, с подвижным сердечником электромагнита, источником постоянного и переменного тока, блоками коммутации и управления, причем вход блока коммутации соединен с источником постоянного и переменного тока и блоком управления, а выход — с электромагнитами.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из сферической камеры 1 с входным 2 и выходным 3

35 окнами и шлюзовой камеры 4, электромагнита 5 для создания поля магнитного подвеса, электромагнита 6 для создания постоянного магнитного поля, частиц 7 из ферромагнитного материа4О ла, кюветы 8 с водой, термоэлектрического преобразователя 9, окна 10 с поплавком ll, закрепленным на нити

12 пропущенной через щель 13, прикрываемой диском 14, закрепленным на нити, которая протянута через направляющее колесико 15 и соединена с подвижным сердечником 16 электромагнита 17, измерительного регистратора 18 максимального значения сигнала, .бло- 5О ка 19 коммутации, источника 20 переменного тока, источника 21 постоянного тока, блока 22 управления.

Устройство работает следующим образом. 55

Подвешенная в переменном магнитном поле, образованном электромагнитом 5, питаемым источником 20 пере872986

Д менного тока, масса частиц 7 из ферромагнитного материала воспринимает энергию излучения, проходящего через окна 2 и 3 сферической камеры 1, которая выполнена из немагнитного материала, внутренняя поверхность ее покрыта теплоизоляционным светоотражающим материалом, Поверхность сферической формы в наибольшей степени обеспечивает создание поля магнитного подвеса требуемой конфигурации при соответствующем размещении на ней электромагнита 5. Вместе с тем замкнутость пространства камеры 1 уменьшает влияние окружающей среды на массу частиц 7 и ограничивает область их перемещения, Электромагнит 5 подключается к источнику 20 переменного тока через блок 19 коммутации по сигналу блока

22 управления. Масса частиц 7 под воздействием поля магнитного подвеса, образованного электромагнитом 5, перемещается в пространстве сферической камеры 1. Поле магнитного подвеса задается такой конфигурации,прикоторой вся масса частиц 7 располагается в зоне пучка излучения, образующая как бы объемный дисперсно-матричный первичный приемник излучения проходного типа. При этом энергия излучения преобразуется приемником в тепловую энергию. Требуемое время нахождения частиц 7 в зоне излучения (время облучения) обусловливается временем установления температуры в процессе их нагрева и определяется на этапе метрологической аттестации устройства. Перемещение (перемешивание) частиц 7 в процессе измерения позволяет определить энергию во всем сечении пучка и тем самым уменьшить погрешность, вызванную расходимостью пучка излучения.

После установления температуры частиц 7 (это время выдерживается блоком управления) блок 19 коммутации по сигналам блока 22 управления отключает источник 20 переменного тока от электромагнита 5, подключает на короткое время источник 21 постоянного тока к электромагниту 6, а затем переключает этот источник к обмотке электромагнита 17. При выключении . поля магнитного подвеса и одновременном вклюЧении постоянного магнитного поля, создаваемого электромагнитом

6„ частицы 7 под воздействием собственной массы и притяжения постоянного

8729

Формула изобретения магнитного поля собираются в шлюзовой камере 4, расположенной в нижней части сферической камеры 1. И)пюзовая камера 4 имеет конусообразную форму и охвачена электромагнитом 6 постоянного магнитного поля, с внешней стороны в камеру вставляется своим окном 10 также конусообразной формы кювета 8, заполненная водой, внутри которой размещен термоэлектрический преобразова- >0 тель 9 (группа термоэлектрических элементов1. Приемное окно кюветы закрывается немагнитным поплавком.ll, к которому прикреплена нить 12, оттягиваемая подвижным сердечником 16 элект- 15 ромагнита 17. На нити 12 закреплена крышка в виде диска 14, которая закрывает щель )3, через которую пропущена нить 12, когда поплавок II не оттянут сердечником 16 электромагнита 17. Нить 2о

l2 перемещается при помощи направляющего колесика 15.

После кратковременного включения постоянного магнитного поля включается электромагнит 17, поплавок ll оттяги- 25 вается от приемного окна 10 кюветы 8, масса частиц 7 из шлюзовой камеры 4 сферической камеры 1 сбрасывается в ,воду кюветы 8 и электромагнит 17 по сигналу блока 22 управления отключается блоком 19 коммутации от источника 21 постоянного тока. Поплавок

11 при этом возвращается в свое положение, при котором он под действием выталкивающей силы воды прижимается к ..окну ?О кюветы 8, закрывая его, 35

Начинается цикл передачи тепла от массы частиц 7 воде и преобразование этого тепла в соответствующий электрический сигнал. К термоэлектрическо40 му преобразователю 9 подключен измерительный регистратор 18 максимального значения сигнала. Достижение выходным сигналом термоэлектрического преобразователя 9 максимального

;значения указывает на момент окон- .

Мания переходного процесса, т.е. установление теплового равновесия s кювете 8. -Максимальное значение этого сигнала пропорционально энергии излучения как в известных устройстsax калориметрического типа.

Регистратор )8 максимального значения сигнала после завершения цикла измерения сигнализирует блоку 22

55 управления о возможности подготовки к новому циклу. По сигналу регистратора 18 максимального значения сигнала включается электромагнит 17, 86 6 поплавок ll оттягивается от окна 10 кюветы 8 в сторону, после чего одновременно включаются поле магнитного

1 подвеса .и постоянное магнитное поле, которое теперь пульсирует,что достигается периодическим подключением источника 21 постоянного тока к электромагниту 6. Под воздействием поля магнитного подвеса частицы 7 устремляются из кюветы 8 вверх через шлюзовую камеру 4 в сферическую камеру 1. Пульсирующее магнитное поле, образуемое электромагнитом 6, задает при этом частицам 7 определенное ускорение и через некоторое время, необходимое для перемещения час- тиц из кюветы 8 (определяется на этапе метрологической аттестации устройства), оно выключается, Для того, чтобы частицы 7 при движении из кюветы 8.не задерживались ее верхней частью, последняя выполнена в форме усеченного конуса, заканчивающегося окном 10.

Масса частиц 7 с кюветой 8, заполненной водой, образуют жидкостный калориметр с выносным дисперсно-матричным приемником излучения. Такая конструкция калориметра с первичным(мас-1 са частиц — вода)н вторичным (водатермоэлектрические элементь))преобра- t зователями позволяет устранить недостатки известных устройств и тем са-; мым расширить возможности применения жидкостных калориметров, при помощи

1 которых можно выполнять измерения без перекрытия излучения и поэтому использовать их также и в системах автоматического регулирования параметрами излучения ОКГ, например, в технологическом процессе; расширить диапазон измерений благодаря применению жидкостного калориметра с выносным дисперсно-матричным приемником, 1. Калориметрическое устройство, содержащее кювету с водой,термоэлектрический преобразователь, регистратор максимального значения сигнала и приемник излучения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что,.с целью расши-. рения функциональных возможностей, приемник излучения выполнен в виде сферической камеры с входным и выходб ным окнами, внутри которой расположе,ны частицы из ферромагнитного материала, шлюзовой аамеры, электромагни7 . 872986 8 та для создания поля магнитного под- нительно снабжено источником постоянвеса, установленного на поверхности ного и переменного тока, блоком комсферической камеры, электромагнита мутации и блоком управления, причем для создания постоянного магнитного вход блока коммутации соединен с поля, размещенного вокруг наружной источником постоянного и переменного поверхности шлюзовой камеры. тока и блоком управления, а выход—

2. Устройство по п.l, о т л и- с, электромагнитами. чающееся тем,чтоонодопол Источники информации, нительно снабжено системой закрытия принятые во внимание при экспертизе шлюзовой камеры, включающее электро- о l. Авторское свидетельство СССР магнит с подвижным средечником, Ф 318112, кл, H 015 3/02, опублик, поплавок и нить, соединяющую поплавок, 1971. расположенный внутри кюветы с водой, 2. Патент США N- 3575048, с подвижным сердечником электромаг- кл. Я 01 К 17/00, опублик. 1 971. нита, 3. Патент США Ф 3483747, 3. Устройство по п.l, о т л и— кл. Я Ol К 17/00, опублик. 1969 ч а ю щ е е с я тем, что оно допол- (прототип).

Составитель Д.Бакланов

Редактор И. Черный Техред Ж.Кастелевич Корректор Г. Огар

Заказ 9012/61 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

-о

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4