Устройство для измерения температуропроводности твердых тел

 

Изобретение относится к технике теплофизичесокого приборостроения. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет снижения влияния флуктуаций мощности нагрева, а также снижения влияния высокочастотных помех. В устройство введены диафрагма, ограничивающая мощность светового импульса, поступающего на фотоприемник, фильтр верхних частот, управляемый усилитель, интегратор, запоминающий блок и вычитающее устройство. Изобретение позволяет уменьшить разброс измерения временного интервала между началом импульса нагрева и моментом достижения максимума первой производной температуры по времени. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (!9) SU (1!) 1 (Я)5 G 01 N 25/18

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4626164/24-25 (22) 26.12.88 (46) 23.09.90. Бюч. Н 35 (72) В.П.Вавилов, А.И.Иванов, Э.И. Тютюнщикова, М.Х. Хафизов и В.В.Ширяев (53) 536.63(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1 913196, кл. G 01 N 25/18. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ТЕИПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ (57) Изобретение относится к технике теплофизического приборостроения.

Цель изобретения - повьппение точности

Изобретение относится к технике теплофизического приборостроения и может быть использовано для измерения температуропроводности твердых тел.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуропроводности твердых тел путем снижения влияния флуктуаций мощности нагрева, а также влияния высокочастотных помех.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит оптический импульсный источник 1 нагрева, образец

2 исследования, измеритель 3 темпе-. ратуры, второй дифференциатор 4, первый дифференциатор 5, нуль-орган 6, фотоприемник 7, формирователь 8 им-. пульса начала нагрева, измеритель 9 временного интервала, интегратор 10, запоминающий блок 11, управляемый

2 измерений путем снижения влияния флуктуаций мошности нагрева, а также снижения влияния высокочастотных помех.

В устройство введены диафрагма, ограничивающая мощность светового импульса, поступающего на дютоприемник, фильтр верхних частот., управляемый усилитель, интегратор, запоминающий блок и вычи-.„ тающее устройство. Изобретение позволяет уменьшить разброс измерения временного интервала между началом импульса нагрева и моментом достижения максимума первой производной температуры по времени. 1 ил. с усилитель 12, фильтр 13 частот, вычи- 2 тающее устройство 14 и диафрагму 15.

Устройство работает .следующим о6разом. Qt

После нажатия кнопки "Пуск" импуль- 1©

1 сный источник 1 нагрева выбрасывает ф ю световой импульс мощностью Ф,и нагревает образец 2, Тепловое излучение

J с противоположной поверхности об- ф разца 2 регистрируется измерителем 3 температуры. Одновременно часть светового потока Ф, поступает на фотоприемник 7. Посредством диафрагмы 15 этот поток ограничивается по мощности с целью исключения насыщения фото-.. ъ, приемника 7. Сигнал фотоприемника 7 поступает на вход формирователя 8 импульса начала нагрева, на выходе которого появляется импульс запуска измерителя 9 временного интервала, 1594402. одновременно сигнал фо оприемника 7

Ъ поступает на интегратор 10, на выходе которого появляется потенциал, про .» порциональный мощности ф, светового импульса. Это значение потенциала saпоминается на время регистрации теплового излучения Х запоминающим блоком 11, в качестве которого можно применить пиковый детектор Уровень потенциала с выхода запоминающего блока 11 поступает на управляющий вход управляемого усилителя 12, коэффици. ент усиления которого обратно пропорционален-этому потенциалу. 15

Таким образом, из сигнала, соответствующего изменению температуры образца 2, исключается влияние изменения энергии вспышки, вызванное внешними факторами. Сигнал с выхода из- 2д) мерителя 3 температуры через управ ляемый усилитель 12 поступает на входы второго дифференциатора 4 и фильтра 13 верхних частот. Шумовой сигнал с выхода фильтра 13 поступает на вход 25 вычитающего устройства 14, на второй

; вход которого поступает сигнал с вы хода второго дифференциатора 4, Сигнал, пропорциональный разности входных сигналов, с выхода вычитающего 30

: устройства 14.через первый дифференциатор 5 поступает на вход нуль-органа 6. Импульс с выхода нуль-органа 6 поступает на вход измерителя 9 временного интервала. В качестве выходного сигнала устройства служит отрезок времени между началом импульса нагрева и моментом максимума первой производной температуры по времени С после чего по формуле -=0,09LÐ /(11 „) 4p вычисляют .температуропроводйость, где

L-толщина образца исследования; са- температуропроводность.

Диафрагма 15 выполнена в виде патрона с отверстием диаметром 0,1 мм, 45 надеваемого на фотоприемник (фотодиод), и ограничивает поток на фото— диоде. Интегратор 10 выполнен на операционном усилителе и сигнал на его выходе пропорционален полной энергии импульса нагрева. Запоминающий блок 11 (пиковый детектор) сохраняет значение полной энергии импульса нагрева в течение времени измерения. Управляемый усилитель 12 выполнен на операционном 55 усилителе с полевым транзистором в цепи управления коэффициента передачи и предназначен для автоматической корректировки сигнала по энергии нагрева. Фильтр 13 верхних частот выполнен на операционном усилителе и предназначен для передачи частот ммн где и я мий минимальное измеренное время.

Вычитающее устройство 14 выполнено на резисторах. Сигналы на вычитающее устройство 14 с выходов дифференциатора 4 и фильтра 13 поступает в противофазе, чем обеспечивается час-тотное подавление помехи.

Преимущество устройства состоит в снижении дисперсии измеряемого параметра — времени, „, что обеспечивает повышение точности измерений при фиксированном числе измерений.

Формула из обретения

Устройство для измерения температуропроводности твердых тел, содержащее оптический импульсный источник нагрева, измеритель температуры, два дифференциатора, фотоприемник, формирователь импульса начала нагрева, измеритель временного интервала, причем выход первого дифференциатора подключен через нуль-орган к перво- . му входу измерителя временного интервала, к второму входу которого подключен выход формирователя импульса начала нагрева, вход которого соединен с фотоприемником, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет снижения влияния флуктуаций мощности нагрева и снижения влияния высокочастотных помех, в устройство дополнительно введены диафрагмы потока наг .— рева, установленная перед фотоприемником, фильтр верхних частот, управляемый усилитель, интегратор, запоминающий блок и вычитающее устройство, причем вход интегратора соединен с флтоприемником, выход интегратора через запоминающий блок подключен к входу управления управляемого усилителя, вход которого соединен с выходом измерителя температуры, а выход — с входом второго дифференциатора и входом фильтра верхних частот, выходы второго диффефенциатора и фильтра верхних частот подключены к первому и второму входам вычитающего устройства соответственно, à его abrход соединен с входом первого дифференциатора.

1594402

Составитель Л.Талонина

Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Редактор С.Пекарь

Заказ 2823 Тирак 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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