Устройство для моделирования коэффициента теплопроводности в тонких пленках

 

Союз Советскнк

Соцкалистическмк

Республик

О Il И С А Н И Е () 752383

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) дополнительное к dBT. свид-ву (22) Заявлено 10,01.77 (2! ) 2439838/18-24 (5! ) Щ !(л

3 с присоединением заявки М

Я 06 5 7/46

Государственный комитет (23) Приоритет по делам изооретений и открытий

Опубликовано30.07,80, Бюллетень J% 28

Дата опубликования описания 30.07.80 (53) УДК 681.333 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю. М. Мацевитый

Институт проблем машиностроения АН Украинской ССР (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОЗФФИБИЕНТА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ

Устройство относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для решения инверсной задачи теплопроводности в телах, термометрирование которых осуществить практически невозможно изза их ограниченных размеров.

К таким телам относятся, например, тонкие пленки, которые получили в последнее время широкое распространение как в виде объектов, имеющих самостоятельное значение, так и в виде различного рода покрытий, наносимых на другие материалы. Создаваемые пленки относятся к разряду новых материалов, поэтому черезвы35 чайно важно знать их теплофизические свойства (в частности, коаффициент теплопроводности) и их зависимость от темпе-. ратуры, В связи со специфичностью объекта исследования (тонкие пленки) необходимо применить специальный прием решения инверсной задачи, состоящий в параллельном решении двух обратных задач.

Известно устройство для решения обратных задач теплопроводности, содержащее пассивную модель $1), Недостатком устройства является невозможность решения инверсных задач теп лопроводности для тел с ограниченными размерами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее две пассивные модели, делитель напряжения, сумматор, блоки сравнения и управляемые резисторы (2).

Недостатком атого устройства является неприспособленность к решению инверсных задач, т.е. невозможность определения с их помощью теплофизических характеристик исследуемых объектов.

Бель изобретения — расширение функциональных возможностей аналоговой вычислительной техники в решении инверсных задач теплопроводности для тел, имеющих ограниченные размеры, которые не позволяют проводить термометрирование непосредственно в самом теле.

752383 4 усилителей 12-15 и блоков 16 и 17 деления сумматора 18 и блока 19 деления, Ф- Устройство работает следующим обраяэ зом.

Сигналы из узловых точек пассивных с- моделей 1 и 2 поступают на входы блоzo- ков 4 и 5 сравнения, на вторые входы кои торых с выходов потенциометрического дее- лителя 3 напряжения подаются напряжения, 10 пропорциональные значениям температуры од в соответствующих точках моделируемых тел. вто- С выходов блоков 4 и 5 сравнения сигналы рассогласования поступают на входы

15 блоков 6 и 7, которые изменяют величио ны сопротивления управляемых резисторов

8 и 9 до тех пор, пока импульсы paccorе ласования не станут равными нулю, что го означает окончание решения обратных эа20 дач, т.е. величины сопротивлений резисторов 8 и 9 соответствуют термическим сопротивлениям 3/с и 1/î . Юля того, чтобы определить эти величины, напряжения с эталонных резисторов 10 и 11, пропорци25 ональные силам тока в них, подаются соа ответственно на дифференциальные усилители 12 и 13, а падения напряжений на резисторах 8 и 10 устанавливаются на входах дифференциальных усилителей 14 и 15, Сигналы с выходов усилителей 12

e= . и 14 поступают на вход блока 16 делере ния точно так же, как сигналы с выходов усилителей 13 и 15 подаются на входы блока 17 деления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блоки регулировки резистора,i эталонные резисторы, ди ференциальные усилители и блоки делени причем первые входы блоков сравнения подключены к узлам первой и второй па сивных моделей соответственно, вторые в ды блоков сравнения соединены с первым вторым выходами делителя напряжения, тр тий выход которого подключен к первому входу первого блока деления, второй вх которого соединен с выходом сумматора входы которого подключены к выходам рого и третьего блоков деления, соотве ственно, входы второго блока деления подключены к выходам первого и второг дифференциальных усилителей, соответст венно, входы третьего блока деления со динены с выходами третьего и четверто дифференциальных усилителей, первые вх ды объединены и подключены к одному воду первого эталонного резистора и ко ,входу делителя напряжения, первые вход первого и второго дифференциальных уси лителей объединены и подключены к одн му выводу второго эталонного резистор и ко входу делителя напряжения, один в вод первого управляемого резистора соединен с другим выводом второго эталон ного резистора и подключен ко второму входу первого дифференциального усилит ля, другой вывод первого управляемого эистора соединен со входом первой пассивной модели и со вторым входом второго дифференциального усилителя, один вывод второго управляемого резистора, соединен с другим выводом первого эталонного резистора и подключен ко второму входу третьего дифференциального уси.лителя, другой вывод второго управляемо- 0

ro резистора соединен со входом второй пассивной модели и со вторым входом четвертого дифференциального усилителя, выход первого блока сравнения через первый блок регулировки резистора подключен к управляющему входу первого управляемого резистора, выход второго блока сравнения через второй блок регулировки ре- . зистора соединен с управляющим входом .второго управляемого резистора.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство состоит из пассивных моделей 1 и 2, потенциометрического делите 55 ля 3 напряжения, блоков 4 и 5 сравнения, блоков 6 и 7 регулировки резистора, управляемых резисторов 8 и 9, эталонных резисторов 10 и 11, дифференциальных

С выходов блоков 16 и 17 деления напряжения, пропорциональные сопротивлениям резисторов 8 и 9, а, следовательно, и термическим сопротивлениям 1 с и1/с( поступают на входы сумматора 18, с выхода которого сигнал, пропорциойальный разности1/а,-1/txlg подается на вход блока

19 деления, на второй вход которого поступает с выхода делителя 3 напряжение, пропорциональное толщине пленки о . .В результате, на выходе блока 19 деления формируется сигнал, соответствующий коэффициенту теплопроводности пленки

Меняя температуру среды и замеряя потенциал на границе модели, соответствующий температуре на границе тела, можем лолучить зависимость Д = f (T)y для материала, из которого выполнена данная пленка.

Предлагаемое устройство вследствие введения новых элементов и связей между ними обеспечивает возможность решения инверсных задач теплопроводности для тел с ограниченными размерами.

5 7523

Формула изобретения

Устройство для моделирования коэффициента теплопроводности в тонких пленках, содержащее две пассивные модели, делитель напряжения, сумматор, блоки сравнения, управляемые резисторы, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, ч го, с целью расширения функциональных возможностей устройства as счет обеспечения возможности 10 решения инверсных задач теплопроводности для тел с ограниченными размерами, в него введены блоки регулировки резистора, эталонные резисторы, дифференциальные усилители и блоки деления, причем !5 первые входы блоков сравнения подключены к узлам первой и второй пассивных моделей соответственно, вторые входы блоков сравнения соединены соответственно с первым и вторым выходами делителя на-20 пряжения, третий выход которого подключен к первому входу первого блока деления, второй вход которого соединен с выходом сумматора, входы которого подключены к выходам второго и третьего блоков, 25 деления, соответственно, входы второго блока деления подключены к выходам первого и второго дифференциальных усилителей, соответственно, входы третьего блока деления соедийены с выходами третьего З0 и четвертого дифференциальных усилителей первые входы которых объединены и подключены к одному выводу первого эталонного резистора и ко входу делителя на- пряжения, первые входы первого и второгоЗз

83 6 дифференциальных усилителей объединены и подключены к одному выводу второго эталонного резистора и ко входу делителя напряжения, один вывод первого управляемого резистора соединен с другим выводом второго эталонного резистора и подключен ко второму входу первого дифференциального усилителя, другой вывод первого управляемого резистора соединен со входом первой пассивной модели и со вторым входом второго дифференциального усилителя, один вывод второго управляемого резистора соединен с другим выводом первого эталонного резистора и подключен ко второму входу третьего дифференциального усилителя, другой вывод второго управляемого резистора соединен со входом второй пассивной модели и со вторым входом четвертого дифференциального усилителя, выход первого блока сравнения через первый блок регулировки резистора подключен к управляющему входу первого управляемого резистора, выход второго блока сравнения через второй блок регулировки резистора соединен.с управляющим входом второго управляемого резистора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 459762, кл. 6 06 G 7/46, 1972.

2..Авторское свидетельство СССР

34 297979, кл. 9 06 G 7/46, 1969 (прототип) .

752383

Составитель И. Дубинина

Редактор A. Ïoëèíè÷ Техред И. Асталош Корректор М. Шароши

Заказ 4751/10 Тираж 751 Подписное

1.1НИИПИ Государственного комитета СССР о делим изобретений и открытий

113025, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал Г1ПП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4