Датчик теплового потоку

Да́тчик теплово́го пото́ку (англ. Heat Flux Sensor, нім. Wärmeflußsensor) — зазвичай використовувана назва для перетворювача, що виробляє сигнал пропорційний до густини теплового потоку. Тепловий потік може мати різне походження: конвективний, радіаційний і кондуктивний. У системі SI густина теплового потоку вимірюється у ватах на квадратний метр (Вт/м²).

Датчики потоку тепла можуть бути використані для цілого ряду додатків. Однією з найбільш перспективних областей їхнього застосування є дослідження якості термоізоляції будівель, а також теплоізоляційних властивостей текстилю шляхом вимірювання коефіцієнта теплопередачі^[2] досліджуваного об'єкта. Крім того, до можливих областей застосування належать вимірювання швидкості потоку рідини і газу^[3], визначення температури неінвазивними методами^[4], а також вимірювання потужності лазерного випромінювання^[5].

Щодня величезна кількість енергії витрачається на опалення та охолодження будинків, більша частина яких має досить низькою теплоізоляцією, часто не відповідає сучасним стандартам^[6]. У зв'язку з цим, одним з найважливіших застосувань датчиків потоку тепла є контроль за якістю теплоізоляції будівель шляхом вимірювання коефіцієнта теплопередачі^[7].

Дійсно, згідно із законом теплопередачі щільність потоку тепла^[8] крізь поверхню, наприклад стіни будівлі, прямо пропорційний різниці температур на зовнішній і внутрішній поверхні об'єкта (стіни)^[9]. Даний коефіцієнт пропорційності називається коефіцієнтом теплопередачі, або U-фактором. В такому випадку, відношення щільності потоку тепла, виміряного за допомогою датчика потоку тепла, до різниці температур дозволяє визначити шуканий параметр – коефіцієнт теплопередачі: чим він менше, тим краще ізоляція досліджуваного об'єкта (наприклад, стіни будівлі)^[10].

Величина щільності потоку тепла також виявляється важливим параметром при розробці одягу для спортсменів і навіть пожежних^[11]. Дійсно, відношення щільності потоку тепла, вимірюваного за допомогою датчика потоку тепла згідно з описаною вище процедурою, до різниці температур на внутрішній і зовнішній поверхні елемента одягу дозволяє визначити коефіцієнт теплопередачі матеріалу тканини, що необхідно при розробці жароміцних комплектів одягу^[12].

Метод вимірювання густини теплового потоку ґрунтується на вимірюванні перепаду температури на «додатковій стінці» (пластинці), що встановлюється на шляху теплового потоку^[13]. Цей температурний перепад, пропорційний в напрямку теплового потоку його густині, перетворюється в термо-ЕРС (термоелектрорушійну силу) батареєю термопар, розташованих у «додатковій стінці» паралельно уздовж напряму теплового потоку і з'єднаних послідовно по сигналу, що генерується. «Додаткова стінка» (пластинка) і батарея термопар утворюють перетворювач теплового потоку.

• Тепловий потік

• https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=I671gfYb9ko
• Heat flux sensors [Архівовано 12 липня 2011 у Wayback Machine.] на сайті компанії «Hukseflux». (англ.)
• ДСТУ 4035-2001 (ГОСТ 25380-2001) Енергозбереження. Будівлі та споруди. Методи вимірювання поверхневої густини теплових потоків та визначення коефіцієнтів теплообміну між огороджувальними конструкціями та довкіллям.
• ·http://www.hukseflux.com/downloads/thermalScience/applicAndSpec.pdf [Архівовано 12 липня 2011 у Wayback Machine.]
• http://www.omega.com/pptst/HFS-3_HFS-4.html [Архівовано 10 червня 2016 у Wayback Machine.]
• http://www.azosensors.com/equipment-category.aspx?cat=54 [Архівовано 19 червня 2016 у Wayback Machine.]
• http://shop.greenteg.com/wp-content/uploads/gSKIN_Heat-Flux-Sensors-RD_Datasheet_v3.14.pdf^{[недоступне посилання з квітня 2019]}