Устройство для измерения температуропроводности материалов

 

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано в тепловом неразрушающем контроле. Цель изобретения - повышение точности измерений температуропроводности . Устройство работает следующим образом. Импульсный источник нагрева нагревает образец с лицевой стороны. Измеритель температуры регистрирует нарастание температуры обратной поверхности образца; Электрический сигнал, пропорциональный квадрату избыточной температуры запоминается в цифровом виде в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Во время повторного опроса ОЗУ происходит непрерывное сравнение цифрового кода с половиной максимального значения сигнала, В момент равенстваэтих сигналов на индикатор выводится номер адреса сравниваемого цифрового кода, пропорциональный характеристическому времени процесса теплопередачи , которое используется для расчета температуропроводности. Изобретение позволяет повысить точность измерения температуропроводности материалов импульсным двусторонним способом. 2 ил. с В (Л 60 00 00 00 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Ai (59 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 40?1424/24-25 (22) 14.0?.86 (46) 23.06.87. Бюл. Р 23 (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском политехническом институте им. С.M.Кирова (72) В.П.Вавилов, А.И.Иванов и В.ВеШиряев (53) 536.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 913196, кл. G 01 N 25/18, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 621995, кл. G 01 N 25/18, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано в тепловом неразрушающем контроле. Цель изобретения — повышение точности измерений температуропроводности. Устройство работает следующим образом. Импульсный источник нагрева нагревает образец с лицевой стороны. Измеритель температуры регистрирует нарастание температуры обратной поверхности образца; Электрический сигнал, пропорциональный квадрату избыточной температуры,запоминается в цифровом виде в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Во время повторного опроса ОЗУ происходит непрерывное сравнение цифрового кода с половиной максимального значения сигнала. В момент равенства этих сигналов на индикатор выводится номер адреса сравниваемого цифрового кода, пропорциональный характеристик ческому времени процесса теплопередачи, которое используется для расчета температуропроводности. Изобретение позволяет повысить точность измерения температуропроводности материалов импульсным двусторонним способом.

2 ил.

1318886

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано в тепловом неразрушающем контроле.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуропроводности.

На фиг, 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — зависимость температуры и ее квадрата на обратной поверхности образца от времени при импульсном нагреве. .Устройство для измерения температуропроводности материалов содержит импульсный источник 1 нагрева, последовательно соединенные измеритель 2 температуры и квадратичный усилитель

3, блок 4 определения максимального значения температуры, подключенный к выходу квадратичного усилителя 3, первый регистр 5, подключенный к выходу блока 4 определения максимального значения температуры, аналогоцифровой преобразователь 6, подключенный к выходу квадратичного усилителя 3 и соединенный шиной данных спервым регистром 5, оперативное запоминающее устрбйство (ОЗУ) 7, соединенное шиной данных с первым регисром 5 .и аналого-цифровым преобразователем 6, устройство 8 сравнения, первый вход которого подключен к выходу первого регистра 5 с сдвигом на разряд, а второй вход подключен к

ОЗУ 7, второй регистр 9, вход данных которого соединен шиной адреса записи/считывания с ОЗУ 7, а вход записи подключен к выходу устройства 8 сравнения, контроллер 10, соединен.ный импульсным источником 1 нагрева, аналого-цифровым преобразователем 6, ОЗУ 7 и вторым регистром 8, а также последовательно соединенные с вторым регистром 9 блок 11 вывода и индикатор .12.

Объектом измерения является образец испытуемого материала. В качестве импульсного источника нагрева можно применить лампу-вспышку, в качестве измерителя температуры - инфракрасный пирометр.

Характерными точками кривой изменения температуры являются: точка максимальной температуры Т„ „ в момент времени „ „,, точка, когда сигнал достигает относительного уровня

0 721 от максимального значения и со обратной поверхности. Одновременно

25 импульс запуска П источника 1 нагрева

40

5

20 ответствующий момент времени точка, когда сигнал достигает относительно уровня 0,707 от максимального значения и соответствующий момент времени т т тот

Характерными точками кривой 2, представляющей собой квадрат температуры обратной поверхности образца, являются: точка максимума T и момакС мент ь„ „,, совпадающий с соответствующим значением для основной температуры, точка, когда сигнал достигает относительного уровня 0 5 и соответствующий момент времени для квадратичной кривой со, который совпадает с моментом времени ь .,, для основной кривой, когда температура достигает уровня 0,707. t

При включении источника 1 нагрева происходит изменение температуры передней поверхности образца и начи,:нается изменение температуры на его поступает на вход контроллера 10, который начинает формировать сигналы запроса аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, работающего в двоичном коде, а также сигналы управления ОЗУ 7 и адреса записи/считывания ОЗУ 7. Выходной сигнал измерителя 2 температуры поступает через квадратичный усилитель 3 -на входы блока

4 определения максимального значения температуры и АЦП 6. Значение сигнала на выходе усилителя 3 пропорционально квадрату значения сигнала на

его входе. Оцифрованные значения сигнала запоминаются в ОЗУ 7.

После момента наступления максимального значения температуры в блоке

4 формируется сигнал, который поступает на вход записи первого регистра

5, в котором запоминается максимальное значение оцифрованного сигнала, а также на первый вход контроллера

10, который прекращает вырабатывать сигналы управления и адреса в режиме записи информации в ОЗУ и начинает формировать сигналы управления и

В адреса в режиме считывания. Данные с выхода ОЗУ 7 в режиме считывания поступают на второй вход устройства 8 сравнения, первый вход которого подключен к выходу регистра 5 со сдвигом на разряд, таким образом, чтобы осуществлялось деление цифрового значе1318886 ния кода на два, т.е. производился сдвиг на один разряд.

Деление на два осуществляется следующим образом. Старший N-й разряд выхода регистра 5 подключен к N-1му входному разряду первого входа устройства 8 сравнения, N-1-й разряд регистра 5 к N-2-му входному разряду схемы 8 и т.д., а N-й входной разряд устройства сравнения подключен к ло- 10 гическому "0". Если значение цифрового сигнала с выхода ОЗУ 7 становится равным или большим значения сигнала на первом входе схемы 8 сравнения, то устройство сравнения вырабатывает 15 сигнал, поступающий на вход записи второго регистра 9, на вход данных которого поступает код адреса считывания. Это значение пропорционально характеристическому времени процесса Z0 теплопередачи, которое выводится на индикатор 12 посредством блока 11 вывода. Коэффициент пропорциональности равен длительности цикла записи в

ОЗУ. Одновременно сигнал с выхода 25 схемы 8 сравнения поступает на второй вход контроллера 10, который прекращает формирование всех сигналов и поступает на вход блока 4 для установки его в исходное состояние. 30

Таким образом, в устройстве регистрируется квадрат изменения температуры на обратной поверхности образца, подвергаемого импульсному нагреву, и определяется момент времени, 35 когда квадратичный сигнал достигает половины максимального значения. Для

-исходной кривой этот момент времени соответствует точке, когда температура достигает уровня 0,707 от макси- 40 мального значения. Действительно, имеем исходную функцию у = Т(), квадратичная функция имеет вид у

= Т (c,) . В точке Г„, имеем у = Т, „„,, (C a„,), на уровне 0,5 значение у =45, = 0,5Т „ (<, ) . Этому значению соответствует относительный уровень исходной функции уЮ 707 = 0,707Туц (<р <п) так как 0,5 = 0,707. Полученное значение 0,707 относительно- 50 го уровня близко к оптимальному значению 0,721, которое рекомендуется для измерения температуропроводности

Устройство обеспечивает измерение температуропроводности в момент времени, близкий к оптимальному, что позволяет повысить точность измерения температуропроводности приблизительно на 60К.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуропроводности материалов, содержащее импульсный источник нагрева, измеритель температуры, блок определения максимаЛьного значения температуры, блок вывода и. индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены квадратичный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, первый .регистр, оперативное запоминающее устройство, контроллер, устройство сравнения, второй регистр, причем квадратичный усилитель подключен между выходом измерителя температуры и первым входом блока определения максимального значения температуры, первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом квадратичного усилителя, а второй вход — с первым выходом контрол— лера, оперативное запоминающее устройство соединено шинами управления и адреса записи/считывания с контроллером и шиной данных — с аналого-цифровым преобразователем, вход данных первого регистра подключен к шине данных, а вход записи — к выходу блока определения максимального значения температуры и к первому входу контроллера, первый вход устройства сравнения подключен к выходу первого регистра со сдвигом на разряд, а второй вход — к выходу оперативного запоминающего устройства, вход данных второго регистра подключен к шине адреса записи/считывания, вход записи подключен к выходу устройства сравнения, а выход — к входу блока вывода, выход схемы сравнения соединен с вторым входом блока определения максимального значения температуры и вторым входом контроллера, третий вход контроллера соединен с входом импульсного источника нагрева и кнопкой пуска.

7378886

Tg g) тц о

Составитель В.Гусева

Редактор А.Шандор Техред А.Кравчук Корректор Г,Решетних

Заказ 2502/36 Тираж 776 Подписное

ВИИИПИ Государстсвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

773035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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