3. Конструкції птп. Технічні характеристики птп різних типів

Конструктивно поодинокий ПТП являє собою диференційну термопару у вигляді смуги (прямокутника, диска) з трьох шарів парних термоелектродних матеріалів (мідь-константан, нікель-ніхром, хромель-алюмель, вольфрам-реній тощо), причому середній термоелектрод має більшу товщину і меншу теплопровідність порівняно з іншим термоелектродом. Таким чином конструкція поодинокого ПТП виконує одночасно дві функції: вона є додатковою стінкою товщиною δ (товщина середнього термоелектроду) і забезпечує вимірювання різниці температур між поверхнями контакту відповідного нижнього і верхнього термоелетродів з середнім термоелектродом, тобто на нижній і верхній поверхнях додаткової стінки. Товщина верхнього і нижнього термоелектродів не має принципового значення і визначається технологією виготовлення диференціальної термопари. Дроти, які з’єднують вимірювальний прилад (мілівольтметр, потенціометр) з верхнім і нижнім термоелетродами, мають бути виготовлені з того ж самого матеріалу, що й ці термоелектроди (бажано з однієї і тієї ж партії виготовлення).

У батарейних ПТП застосовують три типи диференціальних елементів: галетні, східчасті і спіральні. Термобатарея з галетних термоелементів виготовляється шляхом з’єднання маленьких поодиноких ПТП (наприклад, прямокутних або квадратних) таким чином, що нижній термоелектрод з’єднується з верхнім термоелектродом сусіднього термоелемента. Послідовно з’єднані таким чином між собою термоелементи утворюють ланцюжок термобатареї. При цьому напрям з’єднання може змінюватись на перпендикулярний, так що термоелементи геометрично можуть утворювати квадрат, прямокутник, або більш-менш рівномірно заповнювати поверхню круглого диска, овалу чи іншої форми детектора. Слід зауважити, що дроти, які з’єднують ПТП з вимірювальним приладом, мають бути розміщені якомога ближче один до одного, тобто перший і останній термоелементи термобатареї мають бути розміщені поряд.

Східчасті термоелементи утворюються послідовним з’єднанням парних термоелектродів, один з яких нагадує латинську букву Z, а другий – її дзеркальне відображення, тобто один має вигляд сходинки, що веде вгору, а іншій – сходинки, що веде вниз. З’єднання термоелектродів виконується накладанням їхніх горизонтальних частин з наступною пайкою або електрозварюванням.

Спіральні термоелементи виготовляються таким чином. Спочатку на тонку смугу полімерної плівки намотується спіраль з тонкого константанового (або ніхромового) дроту. Одна сторона спіралі ізолюється лаком, на іншу сторону гальванічним методом наноситься тонкий шар міді (відповідно нікелю). Далі шар лаку і плівка розчиняються ацетоном. Така спіральна термобатарея рівномірно розміщується у формочці (у вигляді диска чи прямокутника) і заливається епоксидною смолою чи іншим компаундом.

Поодинокі ПТП мають малу чутливість, невелику інерційність і застосовуються для вимірювання динаміки теплового потоку великої густини. Батарейні ПТП забезпечують значно більшу чутливість і використовуються для вимірювання теплового потоку в широкому діапазоні значень густини теплового потоку. Технічні характеристики ПТП з різними типами термоелементів наведено у таблиці.

Таблиця 1. Технічні характеристики ПТП з різними типами термоелементів

ПТП	Діапазон вимірювань, Вт/м2	Чутливість, мв/(Вт м2)	Стала часу, с	t°max, °С	Похибка, %	Габарити, мм
Поодинокій мідь-константан	104 – 107	2 х 10-4	1-2	400	5	діаметр 10 товщина 1
Батарейні:
а) з галетними термоелементами мідь-константан	102 – 104	0,02	20	400	5	діам.10-40 товщина 2
б) зі східчастими термоелементами мідь-константан хромель-алюмель	50 – 104 10 - 104	0,2 1,5	50 50	400 700	5 5	діам.10-40 товщина 2
в) з спіральними термоелементами мідь-константан	1 - 104	10	50	400	5	діам.10-100 товщина 2