RU2125258C1 - Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials - Google Patents

Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials Download PDF

Info

Publication number
RU2125258C1
RU2125258C1 RU95110077A RU95110077A RU2125258C1 RU 2125258 C1 RU2125258 C1 RU 2125258C1 RU 95110077 A RU95110077 A RU 95110077A RU 95110077 A RU95110077 A RU 95110077A RU 2125258 C1 RU2125258 C1 RU 2125258C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
bus
register
microcomputer
Prior art date
Application number
RU95110077A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95110077A (en
Inventor
А.Е. Бояринов
М.Е. Власов
Б.И. Герасимов
Е.И. Глинкин
А.А. Назаров
Original Assignee
Тамбовский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тамбовский государственный технический университет filed Critical Тамбовский государственный технический университет
Priority to RU95110077A priority Critical patent/RU2125258C1/en
Publication of RU95110077A publication Critical patent/RU95110077A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2125258C1 publication Critical patent/RU2125258C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: technical physics, study of thermophysical properties of substances. SUBSTANCE: method includes action with thermal pulses from line source onto flat surface of examined and standard samples, measurement of excess temperature at moments of feed of thermal pulses at points located at fixed distances from heating line on surface of samples. Measured temperature is approximated with minimal error to calculated temperatures formed by means of program control over parameters of thermophysical characteristics. Sought-for characteristics are determined by identified parameters of samples and by actual values of characteristics of standard. Device for realization of method incorporates demultiplexer, controlled power supply unit, measurement probe, D C amplifier, analog-to-pulse converter, programmed timers, register and address selector connected in series. Output bus of address selector is connected to address inputs of demultiplexer, first and second programmed timers and register linked with first and second inputs correspondingly to synchronizing input and output of first programmed timer. Controlling input of first timer is tied together with like bus to corresponding inputs of second programmed timer, address selector, register and output of microcomputer. Address output of microcomputer is coupled through like bus to proper input of address selector and data input/output of microcomputer is linked through like bus to corresponding input of demultiplexer and output of register. EFFECT: enlarged range and enhanced accuracy of measurement of thermophysical properties of materials. 2 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к технической физике, а именно к области исследований теплофизических свойств веществ. The invention relates to technical physics, and in particular to the field of studies of the thermophysical properties of substances.

Известен способ определения теплофизических характеристик материалов [авт. св. СССР N 1608535, кл.G 01 N 25/18, 1990], аключающийся в воздействии на поверхность эталонного и испытуемого образцов одинаковым числом тепловых импульсов и регистрации временного интервала между подачей последнего импульса и моментом достижения максимума температуры. A known method for determining the thermophysical characteristics of materials [ed. St. USSR N 1608535, class G 01 N 25/18, 1990], which consists in exposing the surface of the reference and test samples to the same number of thermal pulses and recording the time interval between the last pulse and the moment the temperature reaches its maximum.

Недостатком данного способа является невозможность точного определения времени наступления максимума температуры, причем диапазон изменения интервала времени сопоставим с этой точностью. При этом данный способ имеет относительно низкое быстродействие, т.к. для снижения погрешности определения максимума требуется увеличение числа тепловых импульсов. The disadvantage of this method is the inability to accurately determine the time when the maximum temperature, and the range of the time interval is comparable with this accuracy. Moreover, this method has a relatively low speed, because To reduce the error in determining the maximum, an increase in the number of thermal pulses is required.

Известно также устройство для определения ТФХ- материалов [авт.св. СССР N 1236355 СССР, кл. G 01 N 25/18, 1986], которое содержит зонд-термоприемник в виде материала с известными теплофизическими характеристиками, на контактной поверхности зонда смонтированы линейный проволочный нагреватель и две термопары на расстоянии x1 и x2 от линии действия нагревателя, третья термопара расположенная внутри материала термозонда на расстоянии x3 от линии действия нагревателя, аналого-цифровой преобразователь, блок электропитания, микропроцессор, блок ввода-вывода, управляемые делители частоты, делитель частоты и элемент 2И-НЕ.There is also known a device for determining the TFH materials [ed. St. USSR N 1236355 USSR, cl. G 01 N 25/18, 1986], which contains a thermal probe in the form of a material with known thermophysical characteristics, a linear wire heater and two thermocouples at a distance of x 1 and x 2 from the action line of the heater are mounted on the contact surface of the probe, the third thermocouple is located inside the temperature probe material at a distance of x 3 from the line of action of the heater, an analog-to-digital converter, a power supply unit, a microprocessor, an input-output unit, controlled frequency dividers, a frequency divider and a 2I-NOT element.

Недостатком этого устройства является жесткая структура, обусловленная организацией числоимпульсного сенсорного генератора с узкой специализацией контроля ТФХ по трем каналам. Все это не позволяет осуществлять идентификацию ТФХ с заданной степенью точности. The disadvantage of this device is the rigid structure, due to the organization of the number of pulse sensor generator with a narrow specialization in the monitoring of the thermal characteristics through three channels. All this does not allow the identification of the TFC with a given degree of accuracy.

За прототип принят способ контроля теплофизических характеристик теплоизоляционных материалов [авт. св. СССР N 1711052, кл. G 01 N 25/18, 1992], включающий линейный нагрев поверхностей эталонного и исследуемого образцов импульсами с периодом, равным времени тепловой релаксации образца с нормированными характеристиками, и определение количества тепловых импульсов, за которое достигается заданная температура на эталоне и исследуемых материалах, по которым рассчитывают искомые характеристики. The prototype adopted a method of monitoring the thermophysical characteristics of insulating materials [ed. St. USSR N 1711052, class G 01 N 25/18, 1992], which includes linear heating of the surfaces of the reference and studied samples by pulses with a period equal to the thermal relaxation time of the sample with normalized characteristics, and determining the number of thermal pulses for which a given temperature is reached on the standard and the materials under study, according to which calculate the desired characteristics.

Устройство, взятое за прототип [авт. св. СССР N 1298713, кл. G 01 N 25/18, 1987] , состоит из измерительного зонда, усилителя постоянного тока, аналого-импульсного преобразователя, генератора импульсов, исполнительного блока, импульсного блока питания, формирователя команд, коммутатора каналов, микроЭВМ, блока индикации и регистрации, постоянно-запоминающего устройства, перепрограммируемого постоянно-запоминающего устройства, мультиплексора. The device taken as a prototype [ed. St. USSR N 1298713, class G 01 N 25/18, 1987], consists of a measuring probe, a direct current amplifier, an analog-to-pulse converter, a pulse generator, an executive unit, a switching power supply, a command shaper, a channel commutator, a microcomputer, an indication and recording unit, a permanent memory device, reprogrammable read-only memory device, multiplexer.

Недостатками известных способа и устройства является узкий диапазон измеряемых значений ТФХ при одном эталоне. Для расширения диапазона с заданной точностью необходимо использовать набор эталонных материалов, а это увеличивает длительность эксперимента. The disadvantages of the known method and device is a narrow range of measured values of TFC at one standard. To expand the range with a given accuracy, it is necessary to use a set of reference materials, and this increases the duration of the experiment.

Недостатками данного устройства являются низкая информативность, обусловленная вводом информации путем имитации контактуры, низкое быстродействие за счет последовательного ввода информации по трем декадам и программной нормировки регистрируемой информации, низкая гибкость из-за использования электромеханического коммутатора, выполняющего роль ЦАП. The disadvantages of this device are the low information content due to the input of information by simulating contact, low performance due to the sequential input of information over three decades and the software normalization of the recorded information, low flexibility due to the use of an electromechanical switch acting as a DAC.

Целью изобретения является повышение диапазона и точности измерения теплофизических свойств материалов. The aim of the invention is to increase the range and accuracy of measurement of thermophysical properties of materials.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения теплофизических характеристик, включающем воздействие тепловыми импульсами от линейного источника на плоскую поверхность исследуемого и эталонного образцов, измерение избыточных температур в моменты подачи тепловых импульсов в точках, расположенных на фиксированных расстояниях от линии нагрева на поверхности образцов, в отличие от прототипа, к измеренным температурам приближают с минимальной погрешностью рассчитанные значения температур за счет программного изменения теплофизических характеристик, по идентифицированным параметрам теплофизических характеристик образцов и действительным значениям теплофизических характеристик эталона находят искомые характеристики;
устройстве, содержащем последовательно включенные демультиплексор, управляемый блок питания, измерительный зонд, усилитель постоянного тока, аналого-импульсный преобразователь, первый программируемый таймер, вход/выход данных которого объединен по одноименной шине со входами/выходами второго программируемого таймера и микроЭВМ, в отличие от прототипа дополнительно введены регистр и селектор адреса, выходная шина которого подключена к адресным входам демультиплексора, первого и второго программируемых таймеров и регистра, соединенного первым и вторым входами соответственно с синхронизирующим входом и выходом первого программируемого таймера, управляющий вход которого объединен одноименной шиной с соответствующими входами второго программируемого таймера, демультиплексора, селектора адреса регистра и выходом микроЭВМ, адресный выход последней через одноименную шину связан с соответствующим входом селектора адреса, а вход/выход данных микроЭВМ подключен через одноименную шину к соответствующим выходу регистра и входу демультиплексора, соединяющего выход второго программируемого таймера с входом синхронизации первого программируемого таймера.
This goal is achieved by the fact that in the method of determining the thermophysical characteristics, including exposure to thermal pulses from a linear source on the flat surface of the test and reference samples, measuring excess temperatures at the moments of heat pulses at points located at fixed distances from the heating line on the surface of the samples, unlike the prototype, the calculated temperatures are brought closer to the measured temperatures with a minimum error due to a program change in t according to the identified parameters of the thermophysical characteristics of the samples and the actual values of the thermophysical characteristics of the standard, find the desired characteristics;
a device containing a serially connected demultiplexer, a controlled power supply, a measuring probe, a DC amplifier, an analog-pulse converter, the first programmable timer, the data input / output of which is connected via the same bus with the inputs / outputs of the second programmable timer and microcomputer, in contrast to the prototype additionally entered the register and address selector, the output bus of which is connected to the address inputs of the demultiplexer, the first and second programmable timers and register, connected first and second inputs, respectively, with a clock input and output of the first programmable timer, the control input of which is connected by the bus of the same name with the corresponding inputs of the second programmable timer, demultiplexer, register address selector and microcomputer output, the address output of the latter via the bus of the same name is connected to the corresponding input of the address selector, and the input / output of the microcomputer data is connected via the bus of the same name to the corresponding register output and the input of the demultiplexer connecting the WTO output programmable timer with a synchronization input of the first programmable timer.

Сущность способа заключается в следующем: воздействуют тепловыми импульсами с периодом τ0 от линейного источника тепла мощностью q на плоскую поверхность эталонного образца с теплофизическими характеристиками {a0, λ0 } и исследуемого образца с теплофизическими характеристиками {a, λ }, измеряют избыточные температуры эталона

Figure 00000002
и исследуемого образца
Figure 00000003
в моменты времени ti=it0 после подачи тепловых импульсов (фиг. 1) в точках, расположенных на фиксированном расстоянии x от линии нагрева на поверхности образцов.The essence of the method is as follows: heat pulses with a period of τ 0 from a linear heat source of power q affect the flat surface of a reference sample with thermophysical characteristics {a 0 , λ 0 } and a test sample with thermophysical characteristics {a, λ}, measure the excess temperature of the reference
Figure 00000002
and test sample
Figure 00000003
at times t i = it 0 after applying thermal pulses (Fig. 1) at points located at a fixed distance x from the heating line on the surface of the samples.

Приближают к значениям измеренной температуры эталона

Figure 00000004
в моменты времени ti рассчитанные значения температуры
Figure 00000005
(фиг. 1) посредством программного управления параметрами теплофизических характеристик
Figure 00000006
по модели
Figure 00000007

где n - количество тепловых импульсов за время tj= jτ0,
t0 - период измерения температуры, c.Approach the values of the measured temperature of the standard
Figure 00000004
at times t i the calculated temperature
Figure 00000005
(Fig. 1) through software control of the parameters of thermophysical characteristics
Figure 00000006
by model
Figure 00000007

where n is the number of thermal pulses over time t j = jτ 0 ,
t 0 - period of temperature measurement, c.

Приближение осуществляют по минимуму погрешности Eps:

Figure 00000008

включающему относительную погрешность
Figure 00000009

и математическое ожидание
Figure 00000010

где
k - количество измеренных температур
Figure 00000011

Теплофизические характеристики
Figure 00000012
, соответствующие минимальной погрешности Eps, являются измеренными значениями теплофизических характеристик эталонного образца.The approximation is carried out to a minimum of the error Eps:
Figure 00000008

including relative error
Figure 00000009

and expectation
Figure 00000010

Where
k is the number of measured temperatures
Figure 00000011

Thermophysical characteristics
Figure 00000012
corresponding to the minimum error Eps are the measured values of the thermophysical characteristics of the reference sample.

Приближение рассчитанных температур Ti (фиг. 1) к значениям измеренных температур исследуемого образца

Figure 00000013
в моменты времени ti происходит аналогично эталону.The approximation of the calculated temperatures T i (Fig. 1) to the values of the measured temperatures of the test sample
Figure 00000013
at times t i occurs similarly to the standard.

При этом значения температуры Ti формируются параметрами

Figure 00000014
по модели
Figure 00000015

где n - количество тепловых импульсов за время tj= jτ0,
t0 - период измерения температуры, c.The temperature values T i are formed by the parameters
Figure 00000014
by model
Figure 00000015

where n is the number of thermal pulses over time t j = jτ 0 ,
t 0 - period of temperature measurement, c.

Приближение осуществляют по минимуму погрешности Eps:

Figure 00000016

включающему относительную погрешность
Figure 00000017

и математическое ожидание
Figure 00000018

где k - количество измеренных температур
Figure 00000019

В результате находятся значения измеренных теплофизических характеристик исследуемого образца
Figure 00000020

Так как измерения температур эталона
Figure 00000021
и исследуемого образца
Figure 00000022
осуществляются одним прибором и сравнивание происходит по одной модели, то действительные значения исследуемого {a, λ } и эталонного {a0, λ0 } образцов с измеренными значениями можно описать системой уравнений
Figure 00000023

Решение систем уравнений приводит к соотношениям
Figure 00000024

т. е. отношения действительных и измеренных значений равны, откуда следует расчетное соотношение для искомых характеристик {a, λ }:
Figure 00000025

Предложенный способ реализован устройством в виде измерительно-вычислительной системы (ИВС) для определения ТФХ твердых материалов импульсными методами. Структурная схема ИВС (фиг. 2) состоит из измерительного зонда (ИЗ) 1, усилителя постоянного тока (УПТ) 2, аналого-импульсного преобразователя (АИП) 3, управляемого блока питания (УБП) 4, регистра 5, первого программируемого таймера (ПТ1) 6, демультиплексора (ДМ) 7, селектора адреса (СА) 8, микроЭВМ 9 и второго программируемого таймера (ПТ2) 10.The approximation is carried out to a minimum of the error Eps:
Figure 00000016

including relative error
Figure 00000017

and expectation
Figure 00000018

where k is the number of measured temperatures
Figure 00000019

As a result, the values of the measured thermophysical characteristics of the test sample are found
Figure 00000020

Since measuring temperature reference
Figure 00000021
and test sample
Figure 00000022
carried out by one device and the comparison is carried out according to one model, then the actual values of the studied {a, λ} and reference {a 0 , λ 0 } samples with measured values can be described by a system of equations
Figure 00000023

The solution of systems of equations leads to the relations
Figure 00000024

that is, the ratios of real and measured values are equal, whence the calculated relation for the desired characteristics {a, λ} follows:
Figure 00000025

The proposed method is implemented by a device in the form of a measuring and computing system (IVS) for determining the thermal characteristics of solid materials by pulsed methods. The block diagram of the IVS (Fig. 2) consists of a measuring probe (IZ) 1, a direct current amplifier (DC) 2, an analog-pulse converter (AIP) 3, a controlled power supply unit (UBP) 4, register 5, the first programmable timer (PT1 ) 6, demultiplexer (DM) 7, address selector (CA) 8, microcomputer 9 and the second programmable timer (PT2) 10.

МикроЭВМ 9 представляет собой вычислитель, построенный на базе кодоимпульсного микропроцессора с трехшинной архитектурой, включающей шины адреса 11, данных 12 и управления 13. МикроЭВМ 9 служит для программного управления блоками ИВС, обработки результатов эксперимента по математической модели, расчета ТФХ и программно-управляемой калибровки. Microcomputer 9 is a computer built on the basis of a co-pulse microprocessor with a three-bus architecture, including address 11, data bus 12, and control bus 13. Microcomputer 9 is used to program the IVS units, process the results of the experiment using a mathematical model, calculate the TFH, and program-controlled calibration.

Программируемые таймеры 6 и 10 являются многофункциональными программно-управляемыми счетчиками в интегральном исполнении. ПТ1 6 преобразует входную частоту в код измерения. ПТ2 10 формирует временные интервалы, определяющие длительность измерения τи, а также τн- длительность импульсов теплового воздействия на исследуемый материал.Programmable timers 6 and 10 are multifunctional programmable counters in integrated design. PT1 6 converts the input frequency into a measurement code. PT2 10 forms time intervals that determine the measurement duration τ and , as well as τ n - the duration of the heat pulses on the material under study.

Селектор адреса 8 представляет собой дешифратор, определяющий положение блоков ИВС в адресном пространстве микроЭВМ 9. The address selector 8 is a decoder that determines the position of the IVS blocks in the address space of the microcomputer 9.

Демультиплексор 7 является электронным коммутатором для пространственного и временного разделения выходного сигнала ПТ2 10 между каналами измерения и нагрева. Demultiplexer 7 is an electronic switch for the spatial and temporal separation of the output signal PT2 10 between the measurement and heating channels.

Регистр 5 имеет выходы с Z-состоянием и предназначен для передачи информации с выхода ПТ1 6 и ДМ 7 на шину данных, что позволяет микроЭВМ 9 контролировать состояние на входе и выходе ПТ1 6 для регистрации переполнения или завершения цикла измерения. Register 5 has outputs with a Z-state and is designed to transmit information from the output of PT1 6 and DM 7 to the data bus, which allows the microcomputer 9 to control the state of the input and output of PT1 6 to register an overflow or complete a measurement cycle.

УБП 4 формирует электрические импульсы для нагрева исследуемого материала ИЗ 1. UBP 4 generates electrical pulses for heating the investigated material FROM 1.

ИЗ 1 состоит из нагревателя, преобразующего электрические импульсы УБП в тепловую энергию, и термопары, преобразующей температуру отклика на поверхности материала в электрический сигнал. FROM 1 consists of a heater that converts electrical pulses of UBP into thermal energy, and a thermocouple that converts the response temperature on the surface of the material into an electrical signal.

УПТ 2 служит для усиления регистрируемого сигнала отклика, поступающего с ИЗ 1 и подавления высокочастотных помех. UPT 2 is used to amplify the recorded response signal coming from FM 1 and suppress high-frequency interference.

АИП 3 выполняет преобразование измеряемого напряжения в частоту. AIP 3 converts the measured voltage into frequency.

Работает устройство в двух режимах: измерения и нагрева. МикроЭВМ 9, используя стандартные процедуры ввода - вывода, записывает в регистры управления ПТ1 6 и ПТ2 10 коды управления. При этом ПТ2 10 программируется в режим ждущего мультивибратора, а ПТ1 6 - в режим управляемого счетчика импульсов. The device operates in two modes: measurement and heating. Microcomputer 9, using standard input / output procedures, writes control codes to control registers PT1 6 and PT2 10. In this case, PT2 10 is programmed into the standby multivibrator mode, and PT1 6 - into the mode of a controlled pulse counter.

В режиме измерения микроЭВМ через демультиплексор 7 подключает выход ПТ2 10 к входу разрешения счета ПТ1 6. Для измерения значения температуры исследуемого материала микроЭВМ 9 записывает в ПТ2 10 код, определяющий длительность импульсов τи ждущего мультиплексора, и через СА 8 формирует его запуск. Электрический сигнал с термопары измерительного зонда 1 поступает на вход УПТ 2. Усиленный сигнал преобразуется АИП 3 в частоту Fi, которая подается на счетный вход ПТ1 6. ПТ1 6 за период τи производит подсчет числа импульсов. В результате этого получается код N, прямо пропорциональный значению частоты Fi и длительности τи: изменяя τи можно программно переключать диапазон измерения. Для регистрации установившегося значения в заданном диапазоне считывание N осуществляют по окончании τи при отсутствии переполнения счетчика ПТ1 6. Для этого микроЭВМ через регистр 5 контролирует состояния на выходе ДМ 7 и выходе ПТ1 6, где появление уровня логической 1 свидетельствует о переполнении счетчика ПТ1. В случае переполнения программно уменьшается длительность τи. Код считывается микроЭВМ 9, где преобразуется в значение температуры и обрабатывается по программе.In the measurement mode, the microcomputer via the demultiplexer 7 connects the output of ПТ2 10 to the input of the resolution of the account ПТ1 6. To measure the temperature of the material under investigation, the microcomputer 9 writes a code in ПТ2 10 that determines the pulse duration τ and the waiting multiplexer, and forms its start via CA 8. The electric signal from the thermocouple of the measuring probe 1 is fed to the input of the CTD 2. The amplified signal is converted by the AIP 3 to the frequency F i , which is fed to the counting input PT1 6. PT1 6 for the period τ and counts the number of pulses. As a result of this, a code N is obtained that is directly proportional to the value of the frequency F i and the duration τ and : by changing τ , you can programmatically switch the measuring range. To register a steady-state value in a given range, N is read at the end of τ and in the absence of overflow of counter PT1 6. For this, the microcomputer through register 5 monitors the states at the output of DM 7 and output PT1 6, where the appearance of logic level 1 indicates overflow of the counter PT1. In case of overflow, the duration τ and decreases programmatically. The code is read by the microcomputer 9, where it is converted to a temperature value and processed according to the program.

В режиме нагрева для осуществления программного управления мощностью теплового воздействия на исследуемый материал микроЭВМ через ДМ 7 подключают выход ПТ2 10 ко входу управления УБП 4. При записи в ПТ2 10 необходимого кода, микроЭВМ 9 программно управляет мощностью теплового воздействия за счет изменения импульсов τн. Чтобы сформировать импульс нагрева, микроЭВМ через СА 8 запускает ПТ2 10 в требуемый момент времени. Импульс с выхода ПТ2 10 через ДМ7 поступает на УБП 4. УБП формирует мощный импульс длительностью τн, поступающий в нагреватель ИЗ 1. Отклик от теплового воздействия на исследуемый материал регистрирует ИВС в режиме измерения в соответствии с предложенным способом.In the heating mode, for programmed control of the heat output to the test material, the microcomputer through the DM 7 connects the output ПТ2 10 to the control input of the control unit 4. When writing the necessary code to ПТ2 10, the microcomputer 9 programmatically controls the heat output due to the change in pulses τ n . In order to form a heating pulse, the microcomputer via CA 8 starts PT2 10 at the required time. The pulse from the output of PT2 10 through DM7 is supplied to the control unit 4. The control unit generates a powerful pulse of duration τ n entering the heater FROM 1. The response from the thermal effect on the test material is recorded by the IVS in the measurement mode in accordance with the proposed method.

Эффективность по диапазону измерения. Efficiency over the measuring range.

При наличии n поддиапазонов контроля для проведения измерений необходимо для известных решений не менее 2-х эталонов на поддиапазон, т.е. число эталонов m1≥2n, а для предлагаемого решения - 1 и более, т.е. число эталонов m2≥1.If there are n control sub-ranges for measurements, it is necessary for known solutions at least 2 standards per sub-range, i.e. the number of standards m 1 ≥2n, and for the proposed solution - 1 or more, i.e. the number of standards m 2 ≥1.

Оценим эффективность по минимальному числу эталонов. Evaluate the effectiveness of the minimum number of standards.

Эффективность ηd по диапазону измерения для предлагаемого решения есть отношение m1 к m2

Figure 00000026

т.е. в предлагаемых решениях диапазон расширяется в 2n раз.The efficiency η d in the measuring range for the proposed solution is the ratio of m 1 to m 2
Figure 00000026

those. in the proposed solutions, the range is expanded by 2n times.

Эффективность по точности. Efficiency for accuracy.

Измерения проводятся в поддиапазоне d0 диапазона d.Measurements are taken in the subrange d 0 of the range d.

Для контроля известными методами с заданной погрешностью εзад необходимо m эталонов. Однако при измерениях используются k эталонов.To control by known methods with a given error ε back m standards are necessary. However, k standards are used for measurements.

При контроле известными методами с k эталонами погрешность

Figure 00000027

а для предлагаемого решения
Figure 00000028

Эффективность по точности ηT/ есть отношение погрешностей, т.е.When controlling by known methods with k standards, the error
Figure 00000027

and for the proposed solution
Figure 00000028

The accuracy efficiency η T / is the ratio of errors, i.e.

Figure 00000029

Следовательно, предлагаемое техническое решение обеспечивает точность измерения в 2n раз выше, чем прототип.
Figure 00000029

Therefore, the proposed solution provides a measurement accuracy of 2n times higher than the prototype.

Измерения проводились на следующих материалах: полиметилметакрилат (ПММ) (табл. 1), фторопласт ФТ-4 (табл. 2), кварц ТФ (табл. 3), пенопласт рипор (НК) (табл. 4). Мощность теплового импульса 5 Вт от линейного источника диаметром 0,1 мм из хромели, точечные термопары хромель-капель диаметром 0,1 мм располагаются на расстоянии 1,5 мм от линейного нагревателя, периоды подачи тепловых импульсов τ0 и измерения t0 равны и составляют 5 с, длительность тепловых импульсов изменялась от 0,125 до 1,25 с.The measurements were carried out on the following materials: polymethylmethacrylate (PMM) (Table 1), FT-4 fluoroplast (Table 2), TF quartz (Table 3), ripor foam (NK) (table 4). The heat pulse power is 5 W from a linear source with a diameter of 0.1 mm from chromel, point thermocouples of chrome-droplets with a diameter of 0.1 mm are located at a distance of 1.5 mm from the linear heater, the periods of supply of thermal pulses τ 0 and measurements t 0 are equal and are 5 s, the duration of thermal pulses varied from 0.125 to 1.25 s.

Исследования осуществлялись на измерительно-вычислительной системе "Темп - 075". УПТ 2 выполнен на ОУ серии К140УД14; АИП 3 - на микросхемах серий К544, К590; УБП 4 - на микросхеме К142ЕН3; регистр 5 - на микросхеме 1533ИР22; ПТ1 и ПТ2 - на микросхеме К580ВИ53; ДМ 7 - на микросхемах 1533ТМ2, 1533ЛЛ1; СА 8 - на микросхеме К555ИД7. МикроЭВМ 9 представляет собой ПЭВМ на базе микропроцессора Z80. The studies were carried out on the measuring and computing system "Temp - 075". UPT 2 is made on the OU of the K140UD14 series; AIP 3 - on chips of the K544, K590 series; UBP 4 - on the chip K142EN3; Register 5 - on the 1533IR22 chip; PT1 and PT2 - on the chip K580VI53; DM 7 - on the chips 1533TM2, 1533LL1; CA 8 - on the K555ID7 chip. Microcomputer 9 is a PC based on the microprocessor Z80.

Из сопоставления результатов экспериментов (табл. 1-4) видно, что предлагаемые технические решения позволяют по одному эталону идентифицировать в широком диапазоне исследуемые ТФС с погрешностями по a не более 1%, по λ - 1,3% относительно мер с нормированными характеристиками. From a comparison of the experimental results (Table 1-4), it can be seen that the proposed technical solutions allow one to identify in a wide range the studied TPS with errors of a not more than 1%, by λ - 1.3% relative to measures with normalized characteristics.

Способ идентификации теплофизических характеристик, в отличие от известных решений, расширяет диапазон измерения в 2n раз или снижает погрешность измерения в 2n раз на фиксированном поддиапазоне. The method of identifying thermophysical characteristics, in contrast to the known solutions, extends the measurement range by 2n times or reduces the measurement error by 2n times on a fixed subband.

Claims (2)

1. Способ определения теплофизических характеристик, включающий воздействие тепловыми импульсами от линейного источника на плоскую поверхность исследуемого и эталонного образцов, измерение избыточных температур в моменты подачи тепловых импульсов в точках, расположенных на фиксированных расстояниях от линии нагрева на поверхности образцов, отличающийся тем, что к измеренным температурам приближают с минимальной погрешностью рассчитанные значения температур за счет программного изменения параметров теплофизических характеристик, по идентифицированным параметрам теплофизических характеристик образцов и действительным значениям теплофизических характеристик эталона находят искомые характеристики. 1. A method for determining thermophysical characteristics, including exposure to thermal pulses from a linear source on a flat surface of the investigated and reference samples, measuring excess temperatures at the moments of heat pulses at points located at fixed distances from the heating line on the surface of the samples, characterized in that to the measured the temperatures are approximated with minimal error by the calculated temperature values due to a program change in the parameters of thermophysical characteristics, the identified parameters are found from the identified parameters of the thermophysical characteristics of the samples and the actual values of the thermophysical characteristics of the standard. 2. Устройство, содержащее последовательно включенные демультиплексор, управляемый блок питания, измерительный зонд, усилитель постоянного тока, аналого-импульсный преобразователь, первый программируемый таймер, вход/выход данных которого объединен по одноименной шине с входами/выходами второго программируемого таймера и микроЭВМ, отличающееся тем, что дополнительно введены регистр и селектор адреса, выходная шина которого подключена к адресным входам демультиплексора, первого и второго программируемых таймеров и регистра, соединенного первым и вторым входами соответственно с синхронизирующим входом и выходом первого программируемого таймера, управляющий вход которого объединен одноименной шиной с соответствующими входами второго программируемого таймера, демультиплексора, селектора адреса регистра и выходом микро-ЭВМ, адресный выход последней через одноименную шину связан с соответствующим входом селектора адреса, а вход/выход данных микроЭВМ подключен через одноименную шину к соответствующим выходу регистра и входу демультиплексора, соединяющего выход второго программируемого таймера с входом синхронизации первого программируемого таймера. 2. A device containing a series-connected demultiplexer, a controlled power supply, a measuring probe, a DC amplifier, an analog-pulse converter, the first programmable timer, the data input / output of which is connected via the same bus with the inputs / outputs of the second programmable timer and microcomputer, characterized in that the register and address selector are additionally introduced, the output bus of which is connected to the address inputs of the demultiplexer, the first and second programmable timers and the register connected first and second inputs, respectively, with a clock input and output of the first programmable timer, the control input of which is connected by the bus of the same name with the corresponding inputs of the second programmable timer, demultiplexer, register address selector and microcomputer output, the address output of the latter via the bus of the same name is connected to the corresponding selector input addresses, and the input / output of microcomputer data is connected via the bus of the same name to the corresponding register output and input of the demultiplexer connecting the WTO output programmable timer with a synchronization input of the first programmable timer.
RU95110077A 1995-06-14 1995-06-14 Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials RU2125258C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95110077A RU2125258C1 (en) 1995-06-14 1995-06-14 Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95110077A RU2125258C1 (en) 1995-06-14 1995-06-14 Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95110077A RU95110077A (en) 1997-06-20
RU2125258C1 true RU2125258C1 (en) 1999-01-20

Family

ID=20168940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95110077A RU2125258C1 (en) 1995-06-14 1995-06-14 Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2125258C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534429C1 (en) * 2013-06-13 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО "ТГТУ" Measurement method of thermal and physical properties of solid materials by method of instantaneous flat heat source
RU2613194C1 (en) * 2015-11-02 2017-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method of measuring thermal properties of anisotropic materials by linear impulse of heat source

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534429C1 (en) * 2013-06-13 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО "ТГТУ" Measurement method of thermal and physical properties of solid materials by method of instantaneous flat heat source
RU2613194C1 (en) * 2015-11-02 2017-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method of measuring thermal properties of anisotropic materials by linear impulse of heat source

Also Published As

Publication number Publication date
RU95110077A (en) 1997-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB2122347A (en) Improvements in or relating to methods of and apparatuses for determining heat transfer coefficients
KR900013305A (en) Method and device for measuring thermal conductivity of gas
RU2125258C1 (en) Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials
RU96660U1 (en) DEVICE FOR STUDYING KINEMATIC MELT VISCOSITY
SU1612259A1 (en) Method and apparatus for determining fraction of total mass of fat and dry defatted residue in milk
RU2145063C1 (en) Method metering consumption of thermal energy by heating device and gear for its realization
RU2365884C1 (en) Digital temperature metre
JPS5786736A (en) Testing method and device for heat pipe performance
RU2096770C1 (en) Method determining thermophysical characteristics of materials and device for its implementation
RU2307344C1 (en) Device for determining characteristic of materials
RU2248562C2 (en) Method and device for determining thermophysical characteristics of isotropic materials
SU1656434A1 (en) Device for metal and alloy electric resistance measurement
SU1662561A1 (en) Device for making diagnosis of the state of the physiological systems of organism
Dzhudzhev et al. Virtual Measurement System for Simultaneous Recording of the Temperature Change from Multiple Transducers
SU1711052A1 (en) Method of testing heat-insulating material thermophysical characteristics
SU127843A1 (en) Method for determining thermal diffusivity and thermal conductivity of samples of material
SU1753383A2 (en) Digital program control device for measuring thermophysical characteristics of materials
SU1608535A1 (en) Method of determining thermophysical characteristics of materials
JPH05188123A (en) Battery measuring apparatus
RU2027172C1 (en) Method of combined determination of thermophysical properties of materials
SU1281924A1 (en) Multichannel digital thermometer
SU411361A1 (en)
SU993119A1 (en) Thermoelectric instrument for measuring milk fatness
SU1446494A1 (en) Method and apparatus for determining the index of thermal inertia of thermal frequency converters
SU1283551A1 (en) Device for measuring index of thermal lag of thermal converter