Способ определения температуропроводности твердого тела

 

Изобретение относится к измерению теплофизических величин динамическими методами: температура, измерение. Цель изобретения - упрощение способа определения температуропроводности и повышение его точности за счет более простого способа измерения распределения амплитудных значений параметров, используемых в динамическом методе, т.е. ширины полосовых доменов, пропорциональных амплитудным значением температуры. Сущность способа определения температуропроводности твердого тела, включающего периодический нагрев образца, состоит в том, что образец приводят в тепловой контакт с пластиной доменной структуры, воздействуют магнитным полем на полученную двухслойную систему, затем образец нагревают потоком лучистой энергии по центральной оси двухслойной системы, создают теневую область для половины поверхности образца, измеряют ширину полосового домена пластины в точке по центральной оси двухслойной системы и в точке, смещенной от центральной оси двухслойной системы в направлении теневой области образца, а величину температуропроводности твердого тела определяют по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 N 27/72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4696198/21 (22) 11.04.89 (46) 15,11.91. Бюл. ¹ 42 (71) Институт проблем управления (72) С.Е.Юрченко, О.Н.Мельников и

Г, Ю.Жарков (53) 621.317.44 (088.8) (56) Филиппов Л.П. Измерение теплофизических. свойств веществ методом периодического нагрева. — M.: Энергоатомиздат, 1984, с, 48. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА (57) Изобретение относится к измерению теплофизических величин динамическими методами: "температура, измерение", Цель изобретения — упрощение способа определения температуройроводности и повышение его точности за счет более простого способа измерения распределения амплитудных значений параметров, используеO

Изобретение относится к измерению теплофиэических величин динамическими методами; "температура, измерение".

Целью изобретения является упрощение способа определения температуропро-. водности и повышение его точности за счет более простого способа измерения распределения амплитудных значений параметров, используемых в динамическом методе, т.е. ширины полосовых доменов, пропорциональных амплитудным значениям температуры.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемым способ.

Устройство содержит катушку 1 индуктивности для создания поля, компенсирующего козрцитивность пластины 2 доменной!

Ж 1691726 А1 мых в динамическом методе, т.е. ширины полосовых доменов, пропорциональных амплитудным значением температуры. Сущность способа определения температуропроводности твердого тела, включающего периодический нагрев образца, состоит в том, что образец приводят в тепловой контакт с пластиной доменной структуры, воздействуют магнитным полем на полученную двухслойную систему, затем образец нагревают потоком лучистой энергии по центральной оси двухслойной системы, создают теневую область для половины поверхности образца, измеряют ширину полосового домена пластины в точке по центральной оси двухслойной системы и в точке, смещенной от центральной оси двухслойной системы в направлении теневой области образца, а величину температуропроводности твердого тела определяют по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 ил. структуры с зеркальным направлением (поверхностью) 3 (например, алюминием), лазер 4, направление излучения которого пересекает под прямым углом границу экрана 5, ось поворотного микроскопа 7 с объект-микрометром 8, и образец 9, Способ осуществляется следующим образом.

На поворотный столик 6 с катушкой 1 индуктиености и микроскопом 7 с объектмикрометром 8 помещают пластину 2 и образец 9. образующих двухслойную систему с контактом по зеркальной поверхности 3 пластины 2, причем пластина 2 расположена со стороны наблюдателя под углом 90 к оптической оси, а образец 9 — co стороны лазера 4. Между образцом и лазером 4 по1691726 мещают экран 5; граница которого пересекает оптическую ось лазера 4 перпендикулярно ей, Через катушку 1 индуктивности пропускают постоянный электрический ток такой величины, превышение которой приводит к изменению линейных размеров доменной структуры пластины 2, и нагревают образец

9 потоком лучистой энергии с частотой f. В установившемся режиме, в поляризован ном отраженном свете (источник света в ,микроскопе 7 автономный) с помощью объ,ект-микрометра 8 измеряют амплитудное значение ширины полосового домена Ро пластины 2 в точке по центральной оси двухслойной системы и амплитудное значение ,ширины полосового домена P пластины 2 в точке, смещенной в теневую область, образованную экраном 5, а также величину смещения Х. По измеренным значениям Ро, Р и

X рассчитывают температуропроводность по соотношению

q = st fX (In P/Pî) (1).

Пример. При облучении с частотой f

= 25 Гц алюминиевого образца, для эталона из ортоферрита диспрозия DyFeOg, Х = 232, мкм. Полученное из (1) значение температуропроводности (P = 153 мкм; Pp = 121 мкм) алюминия q =8,51i10 м /с. Теоретический расчеттемпературопроводности алюминия, при заданных значениях теплопроводности

К = 207 Вт/(к м), плотности p= 2700 кг/м и теплоемкости С = 900 Дж/(кг K), дает величину

1 !

q= К «849 10 С

Р 1. что подтверждает результат, полученный предлагаемым способом.

Преимуществом предложен ного способа по сравнению с известными способами является воэможность определения температуропроводности широкого класса материалов

5 и прямого расчета температуропроводности по измеренным величинам, Формула изобретения

Способ определения температуропроводности твердого тела, включающий пери10 одический нагрев образца, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью упрощения способа и повышения точности, образец приводят в тепловой контакт с пластиной доменной структуры, воздействуют магнитным полем

15 на полученную двухслойную систему, затем образец нагревают потоком лучистой энергии по центральной оси двухслойной системы, создают. теневую область для половины поверхности образца, измеряют ширину по20 лосового домена пластины в точке по центральной оси двухслойной системы и в точке, смещенной от центральной оси двухслойной системы в направлении теневой области образца, а величину температуропроводности

25 твердого тела определяют из следующего соотношения

q =xfX (1п Р/Ро) где q — температуропроводность образца;

30 f — частота потока лучистой энергии, нагревающего образец;

Х вЂ” расстояние между точками измерения ширины полосовых доменов;

Р— ширина полосового домена пласти35 ны, измеренная в точке, смещенной от центральной оси двухслойной системы в направлении теневой области образца;

P — ширина полосового домена пластины, измеренная на центральной оси двух40 слойной системы.