Способ определения степени черноты поверхности материалов

Изобретение относится к теплофизике и может быть использовано для определения степени черноты поверхности композитных и тонкопленочных материалов. Способ основан на применении нагрева поверхности образца и регистрации радиационной температуры от образца с покрытием известного значения степени черноты и от образца без покрытия. Заявляемое решение обеспечивает локализацию области измеряемого участка посредством специального экрана от воздействия помех, а также создание локальной области нагрева, стабильной по температуре и площади от специального источника тепла направленного действия. Также предусматривается применение ИК-метки для предварительной идентификации параметров теплового поля и работы с наименьшими потерями. Технический результат - повышение достоверности определения степени черноты поверхности материалов. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области теплофизики измерений и может быть использовано для определения теплофизических характеристик материалов, в частности степени черноты поверхности композитных и тонкопленочных покрытий. Разработанный способ может быть применен в судостроительной и авиационной промышленностях.

Известны способы определения теплофизических характеристик материалов, среди которых определение степени черноты поверхности, основанное на калометрическом методе с применением одного или нескольких контактных средств измерения температуры поверхности (патенты RU №2295720, G01N 25/18, 2006; №2192000, G01N 25/00, 2000; №2096770, G01N 25/18, 1994). Как правило, все они имеют общий недостаток из-за потери тепла от контакта датчиков температуры с поверхностью образца и нарушения структуры материала поверхности, а также суммарной погрешности из-за большого числа измерительных элементов.

Существуют способы определения теплофизических характеристик с применением дистанционных приборов - пирометров (тепловизоров) (патенты RU №2224245, G01N 25/18, 2004; №2132549, G01N 25/18, 1999). При реализации таких способов осуществляется нагрев исследуемого образца и регистрируется инфракрасное (ИК) поле, образованное на различных сторонах образца. Для наведения оптической системы тепловизоров на образец применяют поворотные зеркала. Приборы измерения располагаются на различных расстояниях от зеркал. По данным измерений параметров ИК поля производят расчет теплофизических характеристик. Таким решениям аналогов присущи недостатки, связанные с влиянием на показания приборов прямого и отраженного излучений фона, а также искажения показаний под влиянием конвективного теплообмена, хотя по патенту RU №2132549 нагрев самого образца термостатирован. Фактически эти решения основаны на регистрации суммарного ИК-излучения, поэтому данные имеют завышенные значения.

Существует способ, наиболее близкий к заявляемому изобретению, взятый за прототип. Он описан в руководстве эксплуатации стационарного ИК-пирометра с цифровой обработкой сигнала "Термоскоп-200". Способ основан на измерении радиационной температуры от площади исследуемого образца материала, на который нанесен слой покрытия (краска, изоляция) с известным значением показателя степени черноты поверхности ε и от участка без покрытия. Сначала прибор направляют на участок с покрытием, а затем на участок образца без покрытия. Путем варьирования величины ε добиваются совпадения значений радиационной температуры. Значение ε, соответствующее этому условию, принимается за искомое.

Для реализации такого способа использовано устройство, содержащее оптическую систему приема ИК-излучения в спектральном диапазоне 8÷14 мкм с возможностью варьирования значений ε, регулировочное устройство, юстировочное устройство для наведения на малоразмерные предметы и систему защиты от отраженного ИК-излучения в виде кожуха с трубой из металла.

Для регулировочного устройства необходимо дополнительное приспособление для крепления, юстировочное рекомендовано к применению для образцов с температурой более 600°C. Защита от отраженного ИК-излучения эффективна при длине трассы излучения 250 мм. При меньших расстояниях система должна эксплуатироваться без кожуха, а при большей длине трассы остается влияние вредного излучения фона. Кроме того, металлический кожух подвержен влиянию нагрева от окружающих тел и конвективных процессов окружающего фона. В прототипе приходится производить наклон оптической системы и менять угол визирования, вследствие чего меняются параметры сигнала (полезная и отраженная составляющие), а также соотношение площади разрешения оптической системы и полезной площади образца. Это может быть причиной неоднозначности показаний при сопоставлении измерений участков с покрытием и без покрытия. Отсутствуют обоснования применимости способа для условий слабо нагретых тел (в диапазоне естественных изменений температуры), что позволяет предполагать наличие широкого спектра составляющих всего спектрального диапазона и, следовательно, погрешности при выборе конечной величины радиационной температуры. Кроме того, измерения осуществляют для территориально разнесенных участков образца, которые могут иметь различные свойства, характерные для композитных материалов и тонкопленочных покрытий.

Целью изобретения является существенное повышение достоверности определения степени черноты поверхности материалов, которая достигается тем, что с обратной стороны образца создают тепловое поле от источника направленного действия. Параметры поля, как площадь нагрева, координаты его центра площади, остаются неизменными, а температуру изменяют, фиксируют и стабилизируют с высокой точностью. Настройка на положение и размеры площади нагрева источника тепла направленного действия применяется с искусственной ИК-меткой, для идентификации этих параметров и возможности жесткой фиксации положения оптической системы для работы с образцом. На поверхности образца локализуют участок, экранируя его от воздействия внешних помех и потерь тепла наружу в пределах объема, определенного угловыми параметрами оптической системы, длиной трассы излучения и площадью разрешения системы на поверхности в соответствии с расположением и площадью поля источника тепла направленного действия. Параметры оптической системы и надирные углы визирования позволяют установить соотношение площадей разрешения системы и нагрева на регистрируемой поверхности в пользу последней, что обеспечивает измерения с меньшими потерями. При этом контролируют условия измерений температуры воздуха и влажности вблизи образца и обеспечивают учет потерь от формирования скин-слоя образца. Производят регистрацию радиационной температуры образца с покрытием известной степени черноты ε при фиксированных значениях температуры поля источника тепла направленного действия в диапазоне от 20° до 90°C с шагом 10° и при различных значениях ε в интервале от 0,1 до известного значения с шагом 0,1. Для образца с покрытием строят номограммы зависимости радиационной температуры от фиксированных значений температуры источника тепла, предварительно отбраковав данные, не отвечающие условиям измерения. Определяют разброс измеренных значений построением 95% доверительного интервала. Измерения радиационной температуры повторяют для того же участка поверхности образца, в тех же диапазонах температур и значений ε, но без покрытия. Сравнивают значения, отвечающие одним условиям измерений, нанесением показаний без покрытия на области номограмм для образца с покрытием. По попаданию значений для образца без покрытия в область доверительного интервала образца с покрытием определяют искомое значение ε.

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, поясняемого на фиг.1-4:

- основные элементы устройства (фиг.1, 2);

- примеры реализации способа и определение искомого значения ε для глянцевой поверхности образца (фиг.3) и матовой поверхности образца (фиг.4).

В состав устройства входит оптическая система 1 (фиг.1) для приема ИК-излучения в спектральном диапазоне 8-4 мкм с возможностью варьирования значения ε, источник тепла направленного действия 2 с излучающей полостью 3 и внутри нее с областью 4, более устойчивой и стабильной температуры, постоянных по площади размеров, ИК-метка 5 с излучающей головкой из кварца, обеспечивающей максимум излучения при нагреве от источника питания и с размерами, подбираемыми по размерам необходимой аномальной области. Защиту от вредного воздействия ИК-фона обеспечивает экран 6 (фиг.2) из гофрированного картона в качестве несущего каркаса 7, покрытого внутри и снаружи углеродной тканью 8. Для герметизации экрана с оптической системой и поверхностью образца 9 предусмотрены гибкие манжеты 10 и 11. Все перечисленные элементы устройства установлены для обеспечения регулирования положения каждого из них и взаимное относительно друг друга с тремя степенями свободы: по высоте H, длине трассы излучения L и углу в горизонтальной плоскости γ (фиг.1).

Все элементы установлены для обеспечения только надирных углов визирования оптической системы и исключения наклона оптической системы и влияние изменения площади разрешения и шероховатости поверхности на показания приборов. Учет потерь тепла на самой поверхности образца обеспечивают датчики температуры воздуха 12 (фиг.2) и контроля влажности 13, установленные в непосредственной близости к месту измерения.

Для спектрального диапазона выбирают оптимальный и практически реализуемый диапазон изменения температуры источника тепла направленного действия от 20° до 100°C, для чего применяют абсолютно-черное тело. Углеродная ткань типа карбон 6K при коэффициенте отражения, близком к 100%, обеспечивает эффективное отражение ИК-излучения фона. Гофрированный картон имеет коэффициент теплопроводности, не превышающий 0,07 Вт/(м·K) и препятствует потерям тепла через экран. Так как процесс контактного теплообмена и испарения постоянно существует, на поверхности образца присутствует скин-слой. Информация о тепловых свойствах поверхности образца несет слой, толщиной ≈10 мкм, расположенный в пределах скин-слоя. Приборов для прямых измерений параметров этого слоя применительно к твердым материалам не существует, а единственным вариантом контроля его динамики может быть контроль температуры и влажности воздуха. Прямая браковка данных и учет измерений являются вариантом учета влияния скин-слоя.

В процессе реализации способа после юстировки жестко фиксируют параметры оптической системы и вместо ИК-метки устанавливают образец с нанесенным на его поверхность покрытием известной степени черноты ε. Обеспечивают жесткий контакт полости источника тепла направленного действия с обратной стороной образца. Нагрев образца создает на регистрируемой поверхности с покрытием область с нагревом большую, чем площадь разрешения оптической системы. По величине зафиксированной трассы излучения выбирают защитный экран и измеряют значение радиационной температуры при фиксированных значениях температуры источника тепла направленного действия и контроле температуры и влажности воздуха. При этом источник обеспечивает стабилизацию температуры области, контролируемой по индикации момента начала и завершения формирования поля. Расчетное время прохождения теплового поля через образец с параметрами, типичными для диэлектриков, колеблется в диапазоне 4-50 с. Экспериментальные данные соответствуют диапазону 60-80 с.

Для обеспечения корректности измерений, позволяющей в пределах 2-3 перерегулирований считать завершенным переходный процесс, регистрацию значений радиационной температуры на поверхности с покрытием начинают не раньше, чем через 2 минуты после завершения формирования поля на обратной стороне образца. Измерения радиационной температуры повторяют для каждого фиксированного значения температуры источника тепла направленного действия и при варьировании показателя ε для покрытия. Нижнее значение температуры соответствует уровню естественного состояния тел, верхнее выбрано меньшим, чем граничное значение источника тепла 100°C. Это определено возможными нелинейностью параметров источника тепла при предельных состояниях, изменением свойств материалов образца и деформацией поверхности. Шаг изменения температуры в 10°C является оптимальным с точки зрения затрат времени одного измерения и статистической обеспеченности измерений.

Повторяют измерения при неизменных параметрах оптической системы того же участка поверхности, но без покрытия. По принадлежности к одним условиям измерений данные отбраковывают и наносят для поверхности без покрытия на номограммы для поверхности образца с покрытием. По попаданию значений для образца без покрытия в область для образца с покрытием определяют значение ε.

Практическая реализация способа осуществлялась с помощью оптической системы тепловизора Fluke Ti 32, имеющего углы поля зрения 23°×17°. В качестве источника тепла направленного действия использовалось абсолютно-черное тело фирмы AGA, обеспечивающего выбранный диапазон температур. Максимальный размер излучающей области составлял 90 мм. По тестовым данным в пределах этой области имелась круглая область диаметром 20 мм со стабильной температурой ±0,15°C, автоматически сохраняемой в течение нескольких часов для каждой заданной температуры. Измерения проводились с образцом из стеклопластика толщиной 1,5 мм. В качестве покрытия образца использовалась изоляционная черная лента с коэффициентом ε, равным 0,95. Измерения проводились при температуре воздуха 25°C и влажности 30%.

На фиг.3 приведены номограммы, в виде зависимости радиационной температуры Tрад. от температуры нагрева Tнагрева, для глянцевой поверхности образца для ε, равного 0,95 и 0,8. По совпадению значений искомое значение ε оказалось равным 0,8. На фиг.4 представлена номограмма аналогичной зависимости для матовой поверхности образца при значении ε, равном 0,95. Результаты измерений для образца без покрытия определили искомое значение ε, равное 0,95.

Использование предлагаемого способа позволит с высокой достоверностью определять степень черноты поверхности композитных и тонкопленочных материалов, сократить трудоемкость измерений, использовать результаты для определения других теплофизических параметров материалов, что определяет существенные преимущества по сравнению с прототипом.

1. Способ определения степени черноты поверхности материалов, включающий наблюдение поверхности образца материалов в инфракрасном диапазоне спектра 8-14 мкм посредством оптической системы с установленными параметрами, варьирование показателя степени черноты, юстировку, защиту от вредного окружающего фона, измерение радиационной температуры поверхности образца с покрытием известной степени черноты и поверхности без покрытия, сопоставление значений радиационной температуры, выравнивание их и по совпадению принятие решения об искомом значении степени черноты, отличающийся тем, что до начала наблюдения поверхности образца, варьирования показателя степени черноты и измерения радиационной температуры поверхности образца с покрытием известной степени черноты создают в том же диапазоне спектра контрастную инфракрасную метку, идентифицирующую координаты центра и размеры необходимой для контроля площади круга поверхности образца и длину трассы излучения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что юстируют оптическую систему на инфракрасную метку при идентифицированной длине трассы излучения, установленных параметрах оптической системы, надирных углах визирования, совпадении оптической оси системы с центром инфракрасной метки так, что обеспечивают равенство площадей разрешения оптической системы и круга метки, жестко фиксируют отъюстированные параметры системы, вводят в поле зрения оптической системы вместо инфракрасной метки образец материала с покрытием известной степени черноты и фиксируют его положение.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что наблюдение поверхности образца осуществляют при отъюстированных параметрах оптической системы и при контролируемых температуре и влажности воздуха вблизи места фиксации образца материала.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что защиту от вредного поля окружающего фона обеспечивают отделением от фона контролируемого объема оптической системы и в его пределах контролируемой площади круга поверхности образца сплошным экраном с высоким показателем коэффициента отражения и низкой теплопроводностью и исключением влияния контактных эффектов при соприкосновении в рамках объема экрана с оптической системой и поверхностью образца.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно создают с обратной стороны образца с покрытием направленное к поверхности и стабильное по температуре тепловое поле, соответствующее по размерам площади разрешения оптической системы.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что посредством теплового поля каждой фиксированной температуры обеспечивают максимум излучения определенной длины волны в пределах области, равной площади разрешения оптической системы.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение радиационной температуры от поверхности образца с покрытием известной черноты начинают с оптимальной задержкой не менее 2-х минут с момента завершения переходного процесса установления теплового поля на обратной стороне образца и создания на измеряемой поверхности образца поля с размером, превышающим площадь разрешения оптической системы.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что повторяют измерения радиационной температуры от образца с покрытием известной степени черноты при варьировании показателя степени черноты в диапазоне от 0,1 до известного значения степени черноты с шагом 0,1 и при контролируемых одновременно параметрах температуры и влажности воздуха.

9. Способ по п.5, отличающийся тем, что изменяют фиксированное значение температуры теплового поля в пределах от 20° до 90°C с шагом 10° и на каждом фиксированном положении измеряют значения радиационной температуры при повторении варьирования показателя степени черноты и при контролируемых параметрах температуры и влажности воздуха.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что до начала сопоставления значений радиационной температуры анализируют результаты измерений, отбраковывая данные не совпадающих значений температуры и влажности воздуха, и строят номограммы влияния степени черноты на значения радиационной температуры для всего диапазона фиксированных значений теплового поля, с учетом выборки измерений при одних значениях температуры и влажности воздуха определяют 95% доверительный интервал для каждой номограммы.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что повторяют измерения по пп.8-10 для той же стороны образца контролируемой площади поверхности и при тех же размерах площади разрешения, но без покрытия поверхности и при контролируемых значениях температуры и влажности воздуха, а сопоставление данных осуществляют только для полученных в одних условиях для поверхности с покрытием и без него нанесением данных измерений без покрытия на номограммы измерений с покрытием, а за совпадение данных принимают попадание значений для поверхности без покрытия в область 95% доверительного интервала номограммы для поверхности с покрытием, после чего принимают решение об искомом значении степени черноты поверхности материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам определение теплопроводности и температуропроводности материалов. В соответствии с предлагаемым способом регистрируют электрические сигналы, соответствующие начальным температурам поверхностей исследуемого образца материала по меньшей мере двух эталонных образцов с известными теплопроводностью и температуропроводностью.

Изобретение относится к теплофизике и может быть использовано для определения степени черноты поверхности композитных и тонкопленочных материалов. Устройство применимо при нагреве поверхности образца и регистрации радиационной температуры от образцов с покрытием известного значения степени черноты и без покрытия.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения комплекса теплофизических параметров изотропных материалов. Заявленный способ включает тепловое воздействие от инфракрасного источника нагрева по всей поверхности исследуемого изотропного объекта.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения комплекса теплофизических параметров изотропных материалов. Способ определения комплекса теплофизических параметров изотропных материалов включает тепловое воздействие от инфракрасного источника нагрева по всей поверхности исследуемого изотропного материала.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения комплекса теплофизических параметров изотропных материалов. Способ включает тепловое воздействие от инфракрасного источника нагрева по всей видимой поверхности исследуемого изотропного материала.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для измерения рабочих характеристик теплообменников. Заявлено устройство для измерения рабочих характеристик теплообменников, включающее теплоизолированный корпус парогенератора с крышкой, изоляторы, электроды, теплообменник, соединенный трубопроводом с крышкой и нижней частью корпуса парогенератора, расширительную емкость, измерительно-вычислительный блок, соединенный с электродами.

Устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для теплового контроля материалов. Устройство содержит источник импульсного нагрева, четыре термопары, четыре усилителя, дифференциатор, семь интеграторов, пять компараторов, шесть масштабных усилителей, датчик длительности импульса нагрева, четыре блока деления, три блока умножения, экстрематор, переключатель, два делителя частоты, четыре блока памяти, шесть сумматоров, источник опорного напряжения, пять блоков вычитания, блок управления, шесть блоков памяти, переключатель, четыре блока деления и два квадратора.

Изобретение относится к области изучения физических свойств неоднородных материалов и может быть использовано для анализа теплопроводности, температуропроводности, объемной теплоемкости различных материалов.

Изобретение относится к области исследования теплофизических характеристик материалов и может быть использовано при тепловых испытаниях твердых материалов. Заявлен способ измерения теплофизических свойств твердых материалов методом плоского мгновенного источника тепла, заключающийся в том, что образец исследуемого материала изготавливают в виде трех пластин.

Группа изобретений относится к области измерительной техники и может быть использована для исследования температуропроводности материалов. Подготовленный для исследования образец подвергают воздействию тепловой и механической нагрузке, в форме осевого одноосного механического растяжения и угловому отклонению вектора температурного градиента от вектора ускорения свободного падения, совпадающего с вектором силы тяжести.

Изобретение относится к бесконтактным методам исследований теплофизических характеристик твердых тел и может быть использовано для исследований теплофизических характеристик изделий, используемых в авиакосмической, машиностроительной и энергетической промышленности. Устройство для бесконтактного определения коэффициента температуропроводности твердых тел содержит плоский оптический нагреватель и тепловизор, подключенные к компьютеру, оптически непрозрачную маску для формирования пространственного поля нагрева. Устройство также дополнительно содержит оптический объектив, предназначенный для фокусирования теплового излучения плоского оптического нагревателя и оптически непрозрачную шторку, позволяющую открывать и закрывать тепловое излучение плоского оптического нагревателя в определенные моменты времени. Технический результат - повышение точности бесконтактного определения коэффициента температуропроводности твердых тел. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и касается определения тепловых свойств пород, слагающих разрез скважины и пласт в целом. Техническим результатом является повышение точности измерения среднеинтегрального значения теплопроводности горных пород по разрезу скважины и определение коэффициентов теплопередачи через НКТ и через обсадную колонну, а также длины циркуляционной системы скважины. Способ заключается в том, что выбирается остановленная скважина, производится ее промывка и при этом регистрируется температура на выходе циркуляционной системы. Причем закачка горячей жидкости (теплоносителя) производится через затрубное пространство, при этом на входе в него температура жидкости меняется по периодическому закону и регистрируется, а коэффициент теплопроводности λп и коэффициенты теплопередачи через НКТ k1 и обсадную колонну k2 вычисляются по математическим формулам.

Изобретение относится к способам измерений теплопроводности веществ, материалов и изделий и может быть использовано в теплофизическом приборостроении. Способ осуществляют путем теплового воздействие на образец с последующим охлаждением, измерения разности температур на границах исследуемого участка образца и количества тепла, поступившего в него за время интегрирования разности. Новизна способа заключается в том, что дополнительно осуществляют второе тепловое воздействие, измеряют перепады температур на данных границах относительно температуры окружающей среды, время начала интегрирования задают на стадии первого охлаждения, а его окончание определяют при втором охлаждении, в момент равенства взвешенных сумм перепадов температур в указанные моменты времени: Δt(0, τ2)+pΔt(L, τ2)=Δt(0, τ1)+pΔt(L, τ1), где τ1, τ2 - время начала и окончания интегрирования, p - весовой коэффициент. Теплопроводность определяют по формуле. Технический результат - увеличение точности определения теплопроводности. 2 ил.

Изобретение относится к области исследования теплофизических свойств материалов и может быть использовано в теплофизическом приборостроении. Способ осуществляют путем двух тепловых воздействий на двухслойную пластину с последующими охлаждениями, измерения разности температур и теплового потока. Образец устанавливают поверхностью покрытия на теплоприемник и нагреватель. Разность температур измеряют в точках на противоположной поверхности пластины, одна из которых находится на ближней к нагревателю границе. Дополнительно измеряют перепад температур между этой точкой и окружающей средой. Время начала интегрирования задают при первом охлаждении, а окончание определяют при втором охлаждении, в момент достижения того же перепада температур, что и в начале. Теплопроводность определяют по формуле. Технический результат - увеличение точности и упрощение определения теплопроводности. 3 ил.

Изобретение относится к стационарным способам определения теплопроводности твердого тела и может быть использовано в строительстве и теплоэнергетике для проведения в натурных условиях теплофизических исследований теплоизоляционных материалов, установленных на трубопроводах круглого сечения. Сущность способа заключается в нагреве твердого тела цилиндрической формы контактным способом с помощью трубопровода с движущимся внутри него теплоносителем. По известному массовому расходу и температуре теплоносителя определяют его скорость и режим течения. По известной скорости, режиму течения теплоносителя и предварительно заданной температуре внутренней поверхности трубопровода определяют коэффициент теплоотдачи между теплоносителем и внутренней поверхностью трубопровода. По известной температуре наружной поверхности твердого тела, измеренной контактным или бесконтактным измерителем температуры, и окружающей среды определяют коэффициент теплоотдачи между наружной поверхностью твердого тела и окружающей средой. По уравнению теплопередачи для двухслойной цилиндрической стенки при стационарном тепловом режиме определяют коэффициент теплопроводности твердого тела. Технический результат - повышение точности определения коэффициента теплопроводности твердого тела цилиндрической формы при стационарном тепловом режиме. 4 ил.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано в теплофизическом приборостроении. Способ заключается в нагревании одной из поверхностей образца или ее участка до максимальной температуры, которую поддерживают до момента времени, когда измеряемая разность температур на границах исследуемого участка уменьшится до заданного значения. Затем снижают мощность нагрева до наступления стадии остывания образца с измеряемой скоростью изменения температуры, не превышающей установленного значения. Измеряют удельное количество тепла, приращения температуры на границах за два последовательных интервала времени, первый из которых определяется моментами времени: подачи тепла и достижения установленной скорости изменения температуры. Теплопроводность и объемную теплоемкость определяют по формулам. Технический результат - увеличение точности определения теплофизических свойств и уменьшение времени измерения. 4 ил.

Изобретение относится к способам определения теплофизических характеристик твердых тел и позволяет измерять теплопроводность образцов твердых тел, являющихся малыми во всех трех измерениях. Систему, состоящую из исследуемого образца, закрепленного между двумя одинаковыми эталонными образцами, изготовленными из одного прозрачного материала известной теплопроводности, где все образцы выполнены в форме прямых цилиндров с одинаковыми основаниями и приведены в контакт торцевыми сторонами, помещают в интерферометр. При создании в системе стационарного одномерного теплового потока, направленного перпендикулярно плоскости контактов, интерференционным методом измеряют изменение профиля фазы светового пучка интерферометра, проходящего через эталонные образцы, а теплопроводность вычисляют из измеренного изменения профиля фазы светового пучка интерферометра, теплопроводности эталонных образцов и высоты исследуемого образца. Технический результат - повышение точности определения теплопроводности образцов малого размера. 1 ил.

Изобретение относится к области изучения теплофизических свойств материалов и может быть использовано для определения теплопроводности материалов. Способы характеристики неоднородности и определения теплопроводности материалов предусматривают нагрев поверхности образцов неоднородных материалов в процессе движения относительно друг друга образцов, источника нагрева и блока регистрации температуры. Предварительно параметры измерений регулируют так, чтобы обеспечить наилучшее пространственное разрешение и требуемую погрешность измерений. Измеряют распределение начальной температуры на поверхности образцов до и после нагрева, и на основе изменения температуры вдоль линии движения блока регистрации температуры определяют неоднородность образцов. Теплопроводность однородных участков исследуемых образцов определяют расчетным путем, используя при этом зарегистрированные значения избыточных температур, соответствующих данным однородным участкам исследуемых образцов. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области технической физики и предназначено для измерения теплопроводности строительных и теплоизоляционных и иных материалов. Устройство для измерения теплопроводности включает тепловой блок, состоящий из малого измерительного нагревателя, малого охранного нагревательного элемента, выполняющего охранную функцию в случае измерения образцов малых размеров или единичного образца крупноформатной конструкции или выполняющего функцию большого измерительного нагревателя в случае измерения образцов больших размеров, большого охранного нагревательного элемента и двух охранных пластин, холодильный блок, состоящий из основания и охранной пластины, установленной под основанием, и измерительную зону, расположенную между тепловым и холодильным блоками. Причем на основании и на каждой из охранных пластин теплового и холодильного блока закреплены трубы, составляющие змеевидный контур, по которым течет теплоноситель в случае теплового блока и хладоноситель в случае холодильного блока. При этом на каждой из двух торцевых сторон устройства дополнительно размещена боковая охранная зона в виде системы по меньшей мере двух труб с теплоносителем. При этом устройство выполнено с возможностью поворота, обеспечивающего поворот измеряемого образца, находящегося в нем. Технический результат - повышение точности проводимых измерений. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных материалов. Сущность заявленного способа заключается в определении измерителем теплопроводности эквивалентного коэффициента теплопроводности плоского трехслойного образца квадратного сечения, состоящего из двух одинаковых теплопроводных эталонов известной толщины с известным коэффициентом теплопроводности материала и слоя жидкой тепловой изоляции известной толщины, расположенного между эталонами. По известным значениям коэффициентов теплопроводности плоского трехслойного образца и теплопроводных эталонов, толщинам отдельных слоев плоского трехслойного образца (эталонов и жидкой тепловой изоляции) вычисляют по специальной расчетной формуле коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции. Технический результат - повышение точности определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в лабораторных условиях. 1 ил.

Изобретение относится к теплофизике и может быть использовано для определения степени черноты поверхности композитных и тонкопленочных материалов. Способ основан на применении нагрева поверхности образца и регистрации радиационной температуры от образца с покрытием известного значения степени черноты и от образца без покрытия. Заявляемое решение обеспечивает локализацию области измеряемого участка посредством специального экрана от воздействия помех, а также создание локальной области нагрева, стабильной по температуре и площади от специального источника тепла направленного действия. Также предусматривается применение ИК-метки для предварительной идентификации параметров теплового поля и работы с наименьшими потерями. Технический результат - повышение достоверности определения степени черноты поверхности материалов. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх