Способ измерения термического сопротивления тонкослойных покрытий

 

.Изобретение касается испытаний с применением тепловых средств, а именно измерений теплофизических свойств материалов. Целью изобретения является повьшение точности за счет исключения погрешности, связанной с измерением изменения температуры свободной поверхности покрытия. .Способ включает реализацию четырех стационарных тепловых режимов при осуществлении принудительного охлаждения подложки, на которую нанесено покрытие. Облучают покрытие со стороны свободной поверхности и добиваются равенства температур подложки и окружающей среды. При том же охлаждении электрически нагревают подложку и добиваются равенства температур подложки и окружающей среды, измеряют электрическую мощность. Облучают покрытие со стороны свободной поверхности , обеспечивают равенство температур этой поверхности и окружающей среды и регистрируют разность температур подложки и окружающей среды, не меняя интенсивности охлаждения. Равенство температур свободной поверхности покрытия и окружающей среды обеспечивают за счет электрического нагрева подложки, измеряют электрическую мощность и разность температур подложки и окружающей среды. Повьш1ение точности достигается благодаря тому, что существенная при испытаниях тонкослойных покрытий погрешность, связанная с измерением температуры свободной поверхности покрытия, исключается . Способ может найти применение: при определении тепловых сопротивлений покрытий с заданными оптическими характеристиками, лаков и красок. 1 ил. о В (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (51) 4 G 01 N 25/18

РГ гР1ю Р s !

1, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3889433/31-25 (22) 26.04.85 (46) 23.05.87. Бюл. Р 19 (71) Карагандинский государственный университет (72) В.Е.Гладков и В.К. Гладкова (53) 536.2 (088 ° 8) (56) Дорончи Ю.П,, Скляров Ю.А. Вопросы климата и погоды Нижнего Поволжья. — Саратов: СГУ, 1966, вып,2, с. 139-142, Авторское свидетельство СССР

Р 1074243, кл. G 01 N 25/18, 1982. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО .СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОНКОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ (57).Изобретение касается испытаний с применением тепловых средств, а именно измерений теплофизических свойств материалов. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности, связанной с измерением изменения температуры свободной поверхности покрытия. .Способ включает реализацию четырех стационарных тепловых режимов при осуществлении принудительного охлаж-, дения подложки, на которую нанесено покрытие. Облучают покрытие со стороны свободной поверхности и добиваются равенства температур подложки и окружающей среды. При том же охлаждении электрически нагревают подложку и добиваются равенства температур подложки и окружающей среды, измеряют электрическую мощность. Облучают покрытие со стороны свободной поверхности, обеспечивают равенство температур этой поверхности и окружающей среды и регистрируют разность температур подложки и окружающей среды, не меняя интенсивности охлаждения.

Равенство температур свободной поверхности покрытия и окружающей среды обеспечивают за счет электрического нагрева подложки, измеряют электрическую мощность и разность температур подложки и окружающей среды. Повыше ние точности достигается благодаря тому, что существенная при испытаниях тонкослойных покрытий погрешность, связанная с измерением температуры свободной поверхности покрытия, исключается. Способ может найти применение. при определении тепловых сопротивлений покрытий с заданными оптическими характеристиками, лаков и красок. 1 ил.

13124

Изобретение относится к испытаниям с применением тепловых средств, а именно к измерениям теплофиэических свойств материалов.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности, связанной с измерением изменения температуры свободной поверхности покрытия.

На чертеже дано устройство, реали- 10 зующее предлагаемый способ.

Устройство для измерения термического сопротивления тонкослойных покрытий имеет электропроводную подложку 1, представляющую собой плоскую проволочную спираль бифилярной намотки, термоэлектрический холодильник 2, термостат 3, термобатарею 4, источник 5 излучения, систему 6 диафрагм и вентилятор 7 для создания 20 над исследуемым покрытием переменного по скорости воздушного потока.

Подложка 1 и термоэлектрический холодильник 2 питаются от стабилизированных источников 8 и 9 соответственно с плавно регулируемой силой тока. Ток и напряжение в цепи нагревателя 1 измеряются амперметром 10 и вольтметром 11. ЭДС термобатареи

4 измеряется потенциометром 12. 30

Подложка 1 помещается на охлажденную поверхность термоэлектрического холодильника 2, между которыми заделываются внутренние спаи термобатареи

4, внешние спаи ее соединены с термостатом 3. На верхнюю поверхность подложки 1 наносится тонкостенное покрытие 13. Измерения производят сле— дующим образом: тепловой поток от источника 5 излучения, сформированный системой 6 диафрагм, нагревает исследуемое покрытие 13 и нагреватель

1. Электрический ток в цепи термоэлектрического холодильника подбира- 45 ют таким образом, чтобы при ступенчатом изменении скорости ветра, создаваемого вентилятором 7, ЭДС вырабатываемая термобатарей 4, не изменялась по величине. В этом случае температура верхней поверхности покрытия 13 равна температуре окружающей среды. По выходному .сигналу термобатареи 4 определяют температуру

Окружающей среды и нижней поверхнос 55 ти нагревателя 1 при нагреве его излучением.

Не изменяя электрический ток в цепи термоэлектрического холодильника

62 2

?, перекрывается поток излучения и одновременно включается электрическая цепь нагревателя 1. Электрический ток в нагревателе 1 подбирается таким образом, чтобы при изменении скорости воздуха с помощью вентилятора

7 ЭДС термобатареи 4 не изменялась.

В этом случае вновь температура верхней поверхности покрытия 13 равна температуре окружающей среды. По выходному сигналу термобатареи 4 определяют разность температур окружающей среды и нижней поверхности нагревателя i при нагреве электрическим током.

Измеряют электрический ток в витках нагревателя 1, напряжение íà его клеммах и определяют плотность теплового потока электрического нагрева при температуре верхней поверхности покрытия, равной температуре окружающей среды. Затем покрытие 13 облучается тем же потоком излучения от источника 5.

Путем изменения тока в цепи термоэлектрического холодильника 2 тепло от покрытия 13 и нагревателя 1 отводится таким образом, чтобы температура в месте расположения внутренних спаев термобатареи 4 стала равной температуре окружающей среды, о чем можно судить по нулевому сигналу термобатареи 4, фиксируемому потенциометром 12.

Не изменяя электрического тока в цепи термохолодильника 2, перекрывается поток излучения и одновременно включается электрическая цепь нагревателя 1. Электрический ток в нагревателе 1 подбирается таким образом, чтобы выделяющееся в витках нагревателя 1 тепло было эквивалентно теплу, поступающему в него от источника 5 излучения, о чем судят по нулевому сигналу с термобатареи 4.

Измеряют электрический ток в витках нагревателя 1, напряжение на его клеммах и определяют плотность теплового потока электрического нагрева при температуре нижней поверхности нагревателя, равной температуре окружающей среды.

По разностям температур окружающей среды и нижней поверхности нагревателя при лучистом и электрическом нагревах и плотностям тепловых потоков электрического нагрева соответственно при температурах нижней поверх3 1312462 ности нагревателя и верхней поверхности покрытия, равных температуре окружающей среды, определяют термическое сопротивление тонкослойного покрытия. 5 Пример. Термическое сопротивление покрытия, изготовленное из керосиновой сажи и клея БФ-2 с добавлением этилового спирта, на поверхность подложки наносится с помощью мягкой кисти. Значение термического сопротивления, среднее из четырех измерений, получено равным 2,4 Км /Вт.

Совокупность операций в соответствии с изобретением не требует измере- 15 ния температуры свободной поверхности покрытия, за счет исключения соответствующей погрешности достигается повышение точности.

Предлагаемый способ может найти применение при определении тепловых сопротйвлений и покрытий с заданными оптическими характеристиками, лаков и красок.

Составитель В.Вертоградскнй

Техред М.Ходанич Корректор О.Тигор

Редактор Г.Волкова

Заказ 1966/42

Тираж 777

ВНИИПИ Государственного колмитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

Формула из обретения

Способ измерения термического сопротивления тонкослойных покрытий, нанесенных на электропроводящие подложки, состоящий в том, что при принудительном охлаждении подложки обеспечивают равенство температур подложки и окружающей среды сначала при подводе к свободной поверхности покрытия теплового. потока излучением; а затем при том же принудительном охлаждении за счет подвода электрической мощности к подложке, регистрируют эту мощность и вычисляют искомую величину по уравнениям теплового баланса, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения погрешности, связанной с измерением изменения тЕмпературы свободной поверхности покрытия, задают два дополнительных тепловых режима покрытия с подложкой, обеспечивая равенство температур свободной поверхности покрытия и окружающей среды сначала за счет изменения принудительного охлаждения при подводе к свободной поверхности покрытия первоначального теплового потока излучением и регистрируют разность температур нагревателя и окружающей среды, а затем при этом же . принудительном охлаждении за счет изменения подвода электрической мощности к подложке регистрируют эту мощность и разность температур подложки и окружающей среды, а полученные дан- ные используют в уравнении теплового баланса.