Способ бесконтактного контроля теплофизических характеристик материалов

 

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к определению теплофизических характеристик материалов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности. Тепловое воздействие и регистрацию избыточных температур осуществляют на поверхности тела при перемещении точек воздействия и регистрации с постоянной скоростью вдоль поверхности. Воздействие осуществляется точечным источником, перемещаемым по прямой линии, избыточные температуры регистрируются с некоторым отставанием на той же линии и на параллельной ей. Точки регистрации выбирают так, чтобы обеспечить регистрацию заданных значений избыточных температур. Наиболее эффективным является задание двух избыточных температур на одном и том же уровне. Адаптационный поиск точек излучения температур в соответствии с заданием их уровня позволяет повысить точность измерений и расширить функциональные возможности способа по сравнению с известными способами вследствие оптимизации значений регистрируемых величин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) д1) 4 G 01 N 25/18

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П-(НТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

> 4 приемник 2, регистрирующий темпера- ф } туру нагретой поверхности по ее электромагнитному излучению, перемещае- (ф мые с постоянной скоростью V относительно исследуемого образца 3, Выход термоприемника 2 подключен к первому входу вычитающего устройства 4, на второй вход которого подается с блока

5 задания температур напряжение, соответствующее заданной температуре Т.

Разностный сигнал с выхода вычитающего устройства 4 через усилитель 6 мощности поступает на реверсивный двигатель 7, вал которого кинематически соединен с механизмом перемеще(21) 4244740/31-25 (22) 13.05.87 (46) 23.05.89. Бвл. Ф 19 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) В.Н. Чернышов, Ю.Л. Муромцев и Т.И. Черньппова (53) 536.02(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(1032382, кл. С 01 N 25/18, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1040392, кл. G 01 К 25/18, 1983. (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к определе нию теплофизических характеристик материалов.. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности. Тепловое воздействие и регистрацию избыточных темпера1

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к области определения теплофиэических характеристик материалов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности определения теплофизических характеристик исследуемых образцов.

На чертеже приведена схема расположения, источника теплоты и термоприемника относительно исследуемого образца в процессе измерения.

Схема содержит точечный источник

1 теплоты постоянной мощности, термотур осуществляют на поверхности тела при перемещении точек воздействия: и регистрации с постоянной скоростью вдоль поверхности. Воздействие осуществляется точечным источником, перемещаемым по прямой линии, избыточные температуры регистрируются с некоторым отставанием на той же линии и на параллельной ей. Точки регистрации выбирают так, чтобы обеспечить регистрацию заданных значений избы— точных температур. Наиболее эффективным является задание двух избыточных температур на одном и том же уровне.

Адanтационный поиск точек излучения температур в соответствии с заданием их уровня позволяет повысить точность измерений и расширить функциональные воэможности способа по сравнению с известными способами вследствие оп-. тимизации значений регистрируемых величин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1481656 ния термоприемника 2 относительно источника 1 теплоты. Кроме того, термоприемник 2 соединен с преобразователем 8 расстояния перемещения в напря5 жение постоянного тока, выход которого подключен к информационному входу микропроцессора 9.

На чертеже обозначены также: А— линия движения источника теплоты;

 — параллельная ей линия на расстоянии.Y от нее; Х вЂ” расстояние между точкой подвода теплоты и точкой регистрации избыточной температуры на линии А; R — расстояние между точ- 15 кой подвода теплоты и точкой регистрации избыточной температуры на линии В; X — расстояние по линии А

/ между точкой подвода теплоты и проекцией на нее точки измерения темпе- 20 ратуры на линии В.

Способ осуществляют следующим образом.

Включают источник 1 теплоты и начинают его перемещение и термоприемника 2 над исследуемым образцом 3 с постоянной скоростью V. Термоприемник

2, движущийся при этом по линии перемещения пятна нагрева источника теплоты с некоторым отставанием от него, 3G зарегистрирует избыточную температуру нагреваемой поверхности, соответствующую установившемуся квазистационарному режиму нагрева. Затем постепенно изменяют расстояние отставания точки контроля избыточной установившейся температуры от точки подвода теплоты в соответствии с зависимостью

Х=Х +hX, где ХΠ— начальное расстояние между точкой измерения избыточной 40 температуры и точкой подвода теплоты;

Измепение расстояния (перемещение) термоприемника между точкой измерения температуры и точкой подвода теплоты осуществляют до тех пор, пока измеряемая избыточная температура поверхности исследуемого образца станет равной заданному значению Т, т.е.

Т=Т(х), g Т(х)=0, а разностный сигнал на выходе вычитающего устройства 4 отсутствует,При этом датчик 8 расстояния преобразует установившееся расстояние между точкой подвода теплоты Х в напряжение постоянного тока, значение которого заносится в оперативную память микропроцессора. Затем перемещают термоприемник 2 на вторую линию движения (линия В на чертеже), параллельную линии движения А источника и смещенную от нее на расстоянии Y u повторяют измерительные операции.

При этом информация об установив— шемся расстоянии R между точкой измерения температуры и точкой подвода теплоты преобразуется преобразователем 8 в электрический сигнал и заносится в оперативную память микропроцессора 9. Затем по команде оператора на основе получецной измерительной информации Х и R осуществляется расчет искомых теплофизических характеристик.

Способ обеспечивает возможность регистрации избыточных температур, выбранных исходя из метрологических характеристик используемой аппаратуры и с учетом уровней теплофизических свойств объектов исследований. Адаптивный поиск координат измерения теь пературы, соответствующих оптимальным приращениям температур, позволяет по сравнению с известными техническими решениями увеличить точность измерений, расширить функциональные возможности способа, в частности за счет расширения класса испытуемых материалов, Наиболее полное использование положительного эффекта способа, обусловленного адаптационным поиском оптимального значения регистрируемой величины, достигается при выборе значений избыточных температур, регистри-. руемых на линии движения и на параллельной ей линии равными между собой.

Этим обеспечивается возможность выбора на оптимальном уровне избыточных!

4 температур на двух линиях регистрации

В этом случае расчетные формулы имеют следующий вид:

Ъ =

27 TX

v(R- ГР:7 "> а- —— Э

2 1n(X/R) где Ъ вЂ” теплопроводно сть, Вт/(м. К);

q — мощность, подводимая к образцу, Вт;

T — заданная избыточная температура, К;

Х вЂ” расстояние между точкой подвода теплоты и точкой измерения температуры на линии движения, М; а — температуропроводность;

Й вЂ” расстояние между точкой подвода теплоты и точкой измерения избыточной температуры на линии, параллельной линии движения источника;

Y — расстояние между линиями регистрации температуры.

Вместо расстояния Y в расчете мо1 жет быть использовано расстояние X

При проверке работоспособности способа исследовались полубесконечные в тепловом отношении тела из полиметилметакрилата, кварца, текстолита, фторопласта, рипора и т.д. В качестве источника тепловой энергии использовался сфокусированный луч лазера ,ИЛГН-704 с регулируемой в диапазоне

20-50 Вт мощностью, в качестве термоприемника использовался бесконтактный датчик, регистрирующий температуру нагретой поверхности по электромагнитному излучению типа МГ-30. Скорость движения источника и термоприемника относительно исследуемых об--Э разцов бралась равной от 2 10 до

81656 6

5 .!О м/с, расстояние между параллельными линиями движения источника энергии брались равными 1 10 м.

Значения избыточных температур устанавливались равными 10 К. В качестве микропроцессорной системы для расчета искомых теплофизических свойств и управления экспериментом использовалась ЭВМ "Электроника

MK-64".

Предлагаемый способ может быть использовай при производстве полимерных материалов, в строительной

15 и химической промышленности.

Формула из обретения

1. Способ бесконтактного контроля теплофизических характеристик материалов, состоящий в том, что воздействуют па поверхность тела точечным источником теплоты, перемещаемым по прямой линии с постоянной скоростью, регистрируют избыточные темпе25 ратуры в точках поверхности, движущихся с той же скоростью по линии движения источника, и на параллельной ей линии, регистрируют взаимное положение точек подвода теплоты и

gp измерения температур и по полученным данным определяют искомые величины,, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, задают значения избыточных температур и достигают этих значений варьированием положения точек измерения температуры относйтельно точки подвода теплоты.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что значения избьг точных температур задают равными между собой.

1481 656

Составитель В. Вертоградский редактор А. Шандор . Техред М.Дидык Корректор Л. Пилипенко

«Ф

Заказ 2680/44 . Тираж 790 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, f13035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101