RU2132548C1 - Device for measuring thermal characteristics - Google Patents

Device for measuring thermal characteristics Download PDF

Info

Publication number
RU2132548C1
RU2132548C1 RU97115696A RU97115696A RU2132548C1 RU 2132548 C1 RU2132548 C1 RU 2132548C1 RU 97115696 A RU97115696 A RU 97115696A RU 97115696 A RU97115696 A RU 97115696A RU 2132548 C1 RU2132548 C1 RU 2132548C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
integrators
integrator
comparator
Prior art date
Application number
RU97115696A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97115696A (en
Inventor
В.В. Медведев
О.Ю. Троицкий
Original Assignee
Томский политехнический 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 Томский политехнический университет filed Critical Томский политехнический университет
Priority to RU97115696A priority Critical patent/RU2132548C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2132548C1 publication Critical patent/RU2132548C1/en
Publication of RU97115696A publication Critical patent/RU97115696A/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: facilities for measuring thermal characteristics of solid materials. SUBSTANCE: thermal characteristics of material of specimen 4 are determined by constant-step integration of signal proportional to surface temperature of specimen 4 upon initial moment of heating temperature regularization. Signals proportional to time interval between device starting and initiation of integration and those proportional to calculated integrals are shaped across outputs of integrators 8, 9, 13, and 14. Integration step is set by value of signal across output of scaler 19. Initial moment of temperature regularization is determined by means of scaling unit 21 and comparator 18 to whose output signal is applied when signals across outputs of unit 21 and differentiator 6 are equal. Logic circuit has flip-flop 23 and coincidence gate 22. EFFECT: improved accuracy and enlarged functional capabilities. 2 dwg

Description

Устройство относится к техническим средствам для определения теплофизических характеристик материалов и может использоваться как при исследовании свойств новых материалов, так и в тепловом неразрушающем контроле. The device relates to technical means for determining the thermophysical characteristics of materials and can be used both in the study of the properties of new materials and in thermal non-destructive testing.

Известно устройство [1], реализующее способ определения теплофизических свойств твердых материалов. Данное устройство имеет невысокую точность и низкую помехозащищенность, так как теплофизические характеристики материалов определяют на основании данных о характерной точке первой производной температурной кривой, расстоянии от точки нагрева до точки измерения температуры и мощности импульса излучения нагрева. A device [1] is known that implements a method for determining the thermophysical properties of solid materials. This device has low accuracy and low noise immunity, since the thermophysical characteristics of materials are determined on the basis of data on a characteristic point of the first derivative of the temperature curve, the distance from the heating point to the point of temperature measurement and the power of the heating radiation pulse.

Известно устройство для определения теплофизических параметров материалов [2] , которое имеет невысокую точность вследствие определения теплофизических характеристик материалов на основании определения характерной точки по второй производной от температурной кривой по времени. Невысока также точность устройства, так как при интегрировании температурной кривой с момента подачи импульса нагрева (без учета длительности этого импульса) большое влияние на точность измерения оказывают помехи на начальном участке температурной кривой. A device for determining the thermophysical parameters of materials [2], which has a low accuracy due to the determination of the thermophysical characteristics of materials based on the determination of a characteristic point from the second derivative of the temperature curve with time. The accuracy of the device is also low, since when integrating the temperature curve from the moment a heating pulse was supplied (without taking into account the duration of this pulse), interference in the initial portion of the temperature curve greatly affects the measurement accuracy.

Известно устройство для прецизионного определения характеристик материалов [3], наиболее близкое по структуре к предлагаемому устройству, содержащее источник импульсного нагрева, вход которого соединен с выходом синхронизатора, термопару, подключенную через усилитель к входу дифференциатора, а также первый и второй интеграторы, источник опорного напряжения, при этом первый вход управления первого интегратора соединен с выходом синхронизатора, а информационный вход - с выходом источника опорного напряжения, информационный вход второго интегратора соединен с выходом усилителя, информационные входы третьего, четвертого и пятого интеграторов соединены с выходом источника опорного напряжения, а выходы каждого из них соединены с первыми входами первого, второго и третьего компараторов соответственно, вторые входы которых соединены с выходом масштабного усилителя, а вход масштабного усилителя соединен с выходом первого интегратора, выход первого компаратора соединен с первыми входами управления второго, третьего, четвертого и шестого интеграторов, выход второго компаратора соединен с вторыми входами управления четвертого и шестого интеграторов, входом управления пятого интегратора и первым входом управления седьмого интегратора, второй вход управления которого соединен с выходом третьего компаратора и вторым входом управления пятого компаратора, а информационный вход - с информационными входами второго и шестого интеграторов, выходом усилителя и входом дифференциатора, выход которого соединен с входом экстрематора, а выход экстрематора соединен с вторыми входами управления первого, второго и третьего интеграторов, причем выходы масштабного усилителя, второго, шестого и седьмого интеграторов являются первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства соответственно. A device is known for precision characterization of materials [3], the closest in structure to the proposed device, containing a pulse heating source, the input of which is connected to the output of the synchronizer, a thermocouple connected through an amplifier to the input of the differentiator, as well as the first and second integrators, the voltage reference wherein the first control input of the first integrator is connected to the output of the synchronizer, and the information input is connected to the output of the reference voltage source, the information input is second the integrator is connected to the amplifier output, the information inputs of the third, fourth and fifth integrators are connected to the output of the reference voltage source, and the outputs of each of them are connected to the first inputs of the first, second and third comparators, respectively, the second inputs of which are connected to the output of the scale amplifier the amplifier is connected to the output of the first integrator, the output of the first comparator is connected to the first control inputs of the second, third, fourth and sixth integrators, the output of the second compa the ator is connected to the second control inputs of the fourth and sixth integrators, the control input of the fifth integrator and the first control input of the seventh integrator, the second control input of which is connected to the output of the third comparator and the second control input of the fifth comparator, and the information input - to the information inputs of the second and sixth integrators, the output of the amplifier and the input of the differentiator, the output of which is connected to the input of the extremator, and the output of the extremator is connected to the second control inputs of the first, second and three three integrators, the outputs of a scale amplifier, the second, sixth and seventh integrators being the first, second, third and fourth outputs of the device, respectively.

Известное устройство определяет момент времени начала регуляризации режима нагрева образца на основании анализа второй производной температурной кривой по времени, что снижает точность определения этого момента. Кроме того, при одностороннем доступе к объекту анализа температурная кривая не имеет точки перегиба, что не дает возможности определить с помощью известного устройства момент времени начала регуляризации режима нагрева, что, в свою очередь, снижает функциональные возможности устройства (известное устройство может применяться в лабораторных условиях и на объектах с возможностью двухстороннего доступа). The known device determines the time of the beginning of the regularization of the heating mode of the sample based on the analysis of the second derivative of the temperature curve in time, which reduces the accuracy of this moment. In addition, with one-sided access to the object of analysis, the temperature curve does not have an inflection point, which makes it impossible to determine with the help of a known device the time point of the start of regularization of the heating mode, which, in turn, reduces the functionality of the device (the known device can be used in laboratory conditions and facilities with the possibility of two-way access).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повышение его точности. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the device and increase its accuracy.

В устройство, содержащее источник импульсного нагрева, вход которого соединен с выходом синхронизатора, термопару, подключенную через усилитель к входу дифференциатора, семь интеграторов, три компаратора, масштабный усилитель и источник опорного напряжения, при этом первый вход управления первого интегратора соединен с выходом синхронизатора, а информационный вход - с выходом источника опорного напряжения, информационный вход второго интегратора соединен с выходом усилителя, информационные входы третьего, четвертого и пятого интеграторов соединены с выходом источника опорного напряжения, а выходы каждого из них соединены с первыми входами первого, второго и третьего компараторов соответственно, вторые входы которых соединены с выходом первого масштабного усилителя, а вход первого масштабного усилителя соединен с выходом первого интегратора, выход первого компаратора соединен с первыми входами управления второго, третьего, четвертого и шестого интеграторов, выход второго компаратора соединен с вторыми входами управления четвертого и шестого интеграторов, первым входом управления пятого интегратора и первым входом управления седьмого интегратора, второй вход управления которого соединен с выходом третьего компаратора и вторым входом управления пятого интегратора, а информационный вход - с информационными входами второго и шестого интеграторов, причем выходы первого масштабного усилителя, второго, шестого и седьмого интеграторов являются первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства соответственно, дополнительно введены четвертый компаратор, блок деления, датчик длительности импульса нагрева, триггер, схема совпадения и второй масштабный усилитель, при этом выход первого интегратора через второй масштабный усилитель соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого соединен с выходом усилителя, а выход - с первым входом четвертого компаратора, второй вход которого соединен с выходом дифференциатора, а выход - с первым входом схемы совпадения, выход которой соединен с вторыми входами управления первого, второго и третьего интеграторов, а второй вход - с выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй вход - с выходом датчика длительности импульса нагрева. In a device containing a pulse heating source, the input of which is connected to the output of the synchronizer, a thermocouple connected through an amplifier to the input of the differentiator, seven integrators, three comparators, a scale amplifier and a reference voltage source, while the first control input of the first integrator is connected to the output of the synchronizer, and information input - with the output of the reference voltage source, the information input of the second integrator is connected to the output of the amplifier, the information inputs of the third, fourth and fifth integration tori are connected to the output of the reference voltage source, and the outputs of each of them are connected to the first inputs of the first, second and third comparators, respectively, the second inputs of which are connected to the output of the first scale amplifier, and the input of the first scale amplifier is connected to the output of the first integrator, the output of the first comparator is connected with the first control inputs of the second, third, fourth and sixth integrators, the output of the second comparator is connected to the second control inputs of the fourth and sixth integrators, the first the control input of the fifth integrator and the first control input of the seventh integrator, the second control input of which is connected to the output of the third comparator and the second control input of the fifth integrator, and the information input is with the information inputs of the second and sixth integrators, and the outputs of the first scale amplifier, second, sixth and seventh integrators are the first, second, third and fourth outputs of the device, respectively, additionally introduced the fourth comparator, division unit, impulse duration sensor there is heating, a trigger, a coincidence circuit, and a second scale amplifier, the output of the first integrator through the second scale amplifier connected to the input of the divider of the division unit, the dividend of which is connected to the output of the amplifier, and the output to the first input of the fourth comparator, the second input of which is connected to differentiator output, and the output with the first input of the coincidence circuit, the output of which is connected to the second control inputs of the first, second and third integrators, and the second input is with the output of the trigger, the first input of which is connected with the output of the synchronizer, and the second input with the output of the sensor for the duration of the heating pulse.

На фиг.1 и 2 изображены:
фиг.1 - схема устройства;
фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.
Figure 1 and 2 depict:
figure 1 - diagram of the device;
figure 2 - timing diagrams explaining his work.

Устройство содержит источник 1 импульсного нагрева, синхронизатор 2, термопару 3, измеряющую температуру поверхности образца 4, усилитель 5, дифференциатор 6, источник 7 опорного напряжения, интеграторы 8-14, компараторы 15-18, масштабные усилители 19, 20, блок 21 деления, схему совпадения 22, триггер 23, датчик 24 длительности импульса нагрева. The device contains a pulse heating source 1, a synchronizer 2, a thermocouple 3 measuring the surface temperature of sample 4, an amplifier 5, a differentiator 6, a reference voltage source 7, integrators 8-14, comparators 15-18, scale amplifiers 19, 20, division unit 21, coincidence circuit 22, trigger 23, sensor 24 for the duration of the heating pulse.

Источник 1 оптически связан с датчиком 24 и образцом 4, температура поверхности которого измеряется термопарой 3. Вход источника 1 соединен с выходом синхронизатора 2. Вход синхронизатора 2 соединен с пусковой клеммой. Термопара 3 соединена с входом усилителя 5. Выход усилителя 5 соединен с информационными входами интеграторов 9, 13 и 14, входом делимого блока 21 и входом дифференциатора 6. Выход дифференциатора 6 соединен с вторым входом компаратора 18. Первый вход компаратора 18 соединен с выходом блока 21. Выход компаратора 18 соединен с первым входом схемы совпадения 22. Второй вход схемы совпадения 22 соединен с выходом триггера 23. Выход схемы совпадения 22 соединен с вторыми входами управления интеграторов 8-10. Вход делителя блока 21 соединен через масштабный усилитель 20 с выходом интегратора 18 и входом первого масштабного усилителя 19. Выход первого масштабного усилителя 19 соединен с вторыми входами компараторов 15-17 и первым выходом устройства. Выход синхронизатора 2 соединен с первым входом управления интегратора 8 и первым входом триггера 23. Второй вход триггера 23 соединен с выходом датчика 24. Выход источника 7 опорного напряжения соединен с информационными входами интеграторов 8, 10-12. Выход интегратора 10 соединен с первым входом компаратора 15. Выход компаратора 15 соединен с первыми входами управления интеграторов 9-11, 13. Выход интегратора 11 соединен с первым входом компаратора 16. Выход компаратора 16 соединен с вторыми входами управления интеграторов 11, 13 и первыми входами управления интеграторов 12, 14. Выход интегратора 12 соединен с первым входом компаратора 17. Выход компаратора 17 соединен с вторыми входами управления интеграторов 12, 14. Выходы интеграторов 9, 13, 14 соединены с вторым, третьим и четвертым выходами устройства соответственно. Source 1 is optically coupled to sensor 24 and sample 4, the surface temperature of which is measured by thermocouple 3. The input of source 1 is connected to the output of synchronizer 2. The input of synchronizer 2 is connected to the start terminal. The thermocouple 3 is connected to the input of the amplifier 5. The output of the amplifier 5 is connected to the information inputs of the integrators 9, 13 and 14, the input of the divisible unit 21 and the input of the differentiator 6. The output of the differentiator 6 is connected to the second input of the comparator 18. The first input of the comparator 18 is connected to the output of the block 21 The output of the comparator 18 is connected to the first input of the matching circuit 22. The second input of the matching circuit 22 is connected to the output of the trigger 23. The output of the matching circuit 22 is connected to the second control inputs of the integrators 8-10. The input of the divider of block 21 is connected through a scale amplifier 20 to the output of the integrator 18 and the input of the first scale amplifier 19. The output of the first scale amplifier 19 is connected to the second inputs of the comparators 15-17 and the first output of the device. The output of the synchronizer 2 is connected to the first control input of the integrator 8 and the first input of the trigger 23. The second input of the trigger 23 is connected to the output of the sensor 24. The output of the reference voltage source 7 is connected to the information inputs of the integrators 8, 10-12. The output of the integrator 10 is connected to the first input of the comparator 15. The output of the comparator 15 is connected to the first control inputs of the integrators 9-11, 13. The output of the integrator 11 is connected to the first input of the comparator 16. The output of the comparator 16 is connected to the second control inputs of the integrators 11, 13 and the first inputs control integrators 12, 14. The output of the integrator 12 is connected to the first input of the comparator 17. The output of the comparator 17 is connected to the second control inputs of the integrators 12, 14. The outputs of the integrators 9, 13, 14 are connected to the second, third and fourth outputs of the device respectively.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В момент времени t0 с выхода синхронизатора 2 поступает сигнал на вход источника 1 импульсного нагрева. Источник 1 запускается, при этом тепловой поток поступает на поверхность образца 4. Одновременно сигнал с выхода синхронизатора 2 поступает на первый вход управления интегратора 8 и первый вход триггера 23. Интегратор 8 устанавливается в режим интегрирования сигнала с выхода источника 7, поступающего на информационный вход интегратора 8. Триггер 23 устанавливается в такое состояние, при котором сигнал на его выходе отсутствует. Схема совпадения 22 закрыта, так как на ее втором входе сигнал отсутствует.At time t 0 the output of the synchronizer 2 receives a signal at the input of the source 1 of the pulse heating. The source 1 starts, while the heat flux enters the surface of the sample 4. At the same time, the signal from the output of the synchronizer 2 is supplied to the first control input of the integrator 8 and the first input of the trigger 23. The integrator 8 is set to integrate the signal from the output of the source 7, which is input to the information input of the integrator 8. The trigger 23 is installed in a state in which there is no signal at its output. Match 22 is closed because there is no signal at its second input.

Температура поверхности образца 4 измеряется термопарой 3, сигнал с выхода которой усиливается усилителем 5 и поступает на информационные входы интеграторов 9, 13 и 14, вход делимого блока 21 и вход дифференциатора 6. С выхода дифференциатора 6 сигнал, пропорциональный производной температуры Т поверхности образца 4 по времени, поступает на второй вход компаратора 18. The surface temperature of sample 4 is measured by thermocouple 3, the signal from the output of which is amplified by amplifier 5 and fed to the information inputs of integrators 9, 13 and 14, the input of the divisible unit 21 and the input of differentiator 6. From the output of differentiator 6, a signal proportional to the derivative of temperature T of the surface of sample 4 with respect to time, goes to the second input of the comparator 18.

На информационные входы интеграторов 8, 10-12 поступает сигнал с выхода источника 7, поэтому величины сигналов на выходах интеграторов 8, 10-12 пропорциональны интервалам времени, в течение которых интеграторы 8, 10-12 находятся в режиме интегрирования. The information inputs of the integrators 8, 10-12 receive a signal from the output of the source 7, therefore, the values of the signals at the outputs of the integrators 8, 10-12 are proportional to the time intervals during which the integrators 8, 10-12 are in the integration mode.

Сигнал с выхода первого интегратора 8 поступает через второй масштабный усилитель 20, имеющий коэффициент усиления К2=2, на вход делителя блока 21. Сигнал с выхода блока 21 поступает на первый вход компаратора 18. При равенстве сигналов на входах компаратор 18 срабатывает. При срабатывании датчика 24 сигнал с его выхода поступает на первый вход триггера 23, переводя триггер 23 в такое состояние, при котором на его выходе появляется сигнал. Сигнал с выхода триггера 23 открывает схему совпадения 22.The signal from the output of the first integrator 8 enters through the second large-scale amplifier 20, with a gain of K 2 = 2, to the input of the divider of block 21. The signal from the output of block 21 is sent to the first input of comparator 18. When the signals at the inputs are equal, comparator 18 is triggered. When the sensor 24 is activated, the signal from its output is fed to the first input of the trigger 23, translating the trigger 23 into a state in which a signal appears at its output. The signal from the output of the trigger 23 opens the match circuit 22.

Если компаратор 18 сработает до срабатывания датчика 24, сигнал с выхода компаратора 18 не проходит через схему совпадения 22, так как она закрыта сигналом с выхода триггера 23. Если компаратор 18 сработает после срабатывания датчика 24, сигнал с выхода компаратора 18 поступает через открытую сигналом с выхода триггера 23 схему совпадения 22 на второй вход управления первого интегратора 8, переводя его в состояние хранения. Одновременно сигнал с выхода схемы совпадения 22 поступает на вторые входы управления второго 9 и третьего интеграторов, переводя их в режим интегрирования. С выхода первого интегратора 8 сигнал через первый масштабный усилитель 19, имеющий коэффициент усиления K1=0,1, подается на вторые (опорные) входы первого 15, второго 16 и третьего 17 компараторов.If the comparator 18 is triggered before the sensor 24 is triggered, the signal from the output of the comparator 18 does not pass through the matching circuit 22, since it is closed by the signal from the output of the trigger 23. If the comparator 18 is triggered after the sensor 24 is activated, the signal from the output of the comparator 18 comes through the open signal with the output of the trigger 23 coincidence circuit 22 to the second control input of the first integrator 8, translating it into a storage state. At the same time, the signal from the output of the matching circuit 22 is supplied to the second control inputs of the second 9 and third integrators, putting them into integration mode. From the output of the first integrator 8, the signal through the first scale amplifier 19, having a gain of K 1 = 0.1, is fed to the second (reference) inputs of the first 15, second 16 and third 17 comparators.

В момент времени t1 совпадения величины сигналов на выходах первого масштабного усилителя 19 и третьего интегратора 10 срабатывает первый компаратор 15. Сигнал с выхода первого компаратора 15 поступает на первые входы управления второго 9, третьего 10, четвертого 11 и шестого 13 интеграторов. Второй 9 и третий 10 интеграторы переводятся в режим хранения, четвертый 11 и шестой 13 интеграторы переводятся в режим интегрирования сигнала с выхода источника 7 опорного напряжения и сигнала с выхода усилителя 5 соответственно.At the time t 1 of the coincidence of the magnitude of the signals at the outputs of the first large-scale amplifier 19 and the third integrator 10, the first comparator 15 is triggered. The signal from the output of the first comparator 15 is fed to the first control inputs of the second 9, third 10, fourth 11 and sixth 13 integrators. The second 9 and third 10 integrators are transferred to storage mode, the fourth 11 and sixth 13 integrators are transferred to the integration mode of the signal from the output of the reference voltage source 7 and the signal from the output of the amplifier 5, respectively.

В момент времени t2 совпадения величины сигналов на выходах первого масштабного усилителя 19 и четвертого интегратора 11 срабатывает второй компаратор 16. Сигнал с выхода второго компаратора 16 поступает на вторые входы управления четвертого 11 и шестого 13 интеграторов и первые входы управления пятого 12 и седьмого 14 интеграторов. Четвертый 11 и шестой 13 интеграторы переводятся в режим хранения, пятый 12 и седьмой 14 интеграторы переводятся в режим интегрирования сигнала с выхода источника 7 опорного напряжения и сигнала с выхода усилителя 5 соответственно.At the time t 2 of the coincidence of the magnitude of the signals at the outputs of the first large-scale amplifier 19 and the fourth integrator 11, the second comparator 16 is activated. The signal from the output of the second comparator 16 is fed to the second control inputs of the fourth 11 and sixth 13 integrators and the first control inputs of the fifth 12 and seventh 14 integrators . The fourth 11 and sixth 13 integrators are transferred to storage mode, the fifth 12 and seventh 14 integrators are transferred to integration mode of the signal from the output of the reference voltage source 7 and the signal from the output of the amplifier 5, respectively.

В момент времени t3 совпадения величины сигналов на выходах масштабного усилителя 19 и пятого интегратора 12 срабатывает третий компаратор 17. Сигнал с выхода третьего компаратора 17 поступает на вторые входы управления пятого 12 и седьмого 14 интеграторов. Пятый 12 и седьмой 14 интеграторы переводятся в режим хранения. Сигналы с выходов первого масштабного усилителя 19, второго 9, шестого 13 и седьмого 14 интеграторов поступают на первый, второй, третий и четвертый выходы устройства соответственно.At time t 3 the coincidence of the magnitude of the signals at the outputs of the scale amplifier 19 and the fifth integrator 12 is triggered by the third comparator 17. The signal from the output of the third comparator 17 is fed to the second control inputs of the fifth 12 and seventh 14 integrators. The fifth 12 and seventh 14 integrators are put into storage mode. The signals from the outputs of the first large-scale amplifier 19, second 9, sixth 13 and seventh 14 integrators are fed to the first, second, third and fourth outputs of the device, respectively.

На фиг. 2 сверху вниз показаны временные диаграммы сигналов на выходах усилителя 5, датчика 24 длительности импульса нагрева, триггера 23, компаратора 18, интегратора 8, интегратора 10, компаратора 15, интегратора 11, компаратора 16, интегратора 12, компаратора 17. In FIG. 2 from top to bottom shows the timing diagrams of the signals at the outputs of the amplifier 5, sensor 24, the duration of the heating pulse, trigger 23, comparator 18, integrator 8, integrator 10, comparator 15, integrator 11, comparator 16, integrator 12, comparator 17.

Таким образом, при импульсном нагреве излучением от источника 1 импульсного нагрева поверхности плоского непрозрачного или полупрозрачного для излучения нагрева образца 4 конечной толщины L через количество поглощенной энергии Q кусочным интегрированием температурной кривой Т с заданным самим устройством постоянным шагом по времени Δτ = 0,1tp, где tp=t*-t0, начиная с момента времени t* начала регуляризации режима нагрева, который определяется устройством в соответствии с равенством Т = T/2t, следующим из того, что в качестве критерия, характеризующего момент времени начала регуляризации температурного режима нагрева, может быть принят минимум функции F=T2t [4], теплофизические характеристики образца 4 определяют по формулам

Figure 00000002

Figure 00000003

λ = aγ; (3)
Figure 00000004

где
Figure 00000005
величина сигнала на выходе второго интегратора 9;
Figure 00000006
величина сигнала на выходе шестого интегратора 13;
Figure 00000007
величина сигнала на выходе седьмого интегратора 14;
Δτ - величина сигнала на выходе первого масштабного усилителя 19;
a, b, λ - соответственно коэффициенты температуропроводности, теплоусвояемости и теплопроводности материала образца 4;
γ - объемная теплоемкость материала образца 4.Thus, when pulsed heating by radiation from a source 1 of pulsed heating of the surface of a flat opaque or translucent for radiation heating sample 4 of a finite thickness L through the amount of absorbed energy Q by piecewise integration of the temperature curve T with a constant time step specified by the device Δτ = 0,1t p , where t p = t * -t 0 , starting from the time t * of the beginning of the regularization of the heating mode, which is determined by the device in accordance with the equality T = T / 2t, which follows from the fact that, as a criterion, the character at the time instant of the beginning of the regularization of the temperature regime of heating, the minimum of the function F = T 2 t [4] can be taken, the thermophysical characteristics of sample 4 are determined by the formulas
Figure 00000002

Figure 00000003

λ = aγ; (3)
Figure 00000004

Where
Figure 00000005
the magnitude of the signal at the output of the second integrator 9;
Figure 00000006
the magnitude of the signal at the output of the sixth integrator 13;
Figure 00000007
the magnitude of the signal at the output of the seventh integrator 14;
Δτ is the magnitude of the signal at the output of the first large-scale amplifier 19;
a, b, λ - respectively, the coefficients of thermal diffusivity, heat absorption and thermal conductivity of the material of sample 4;
γ is the volumetric heat capacity of the sample material 4.

Вычисление коэффициентов a, b, γ, λ по формулам (1)-(4) не представляет технической сложности и реализуется стандартными алгоритмами. The calculation of the coefficients a, b, γ, λ according to formulas (1) - (4) is not of technical complexity and is implemented by standard algorithms.

Таким образом, устройство обладает расширенными функциональными возможностями за счет способности определения теплофизических характеристик материалов различных объектов при одностороннем доступе и повышенной, по сравнению с прототипом, точностью, исключая операцию двойного дифференцирования температурной кривой. Thus, the device has enhanced functionality due to the ability to determine the thermophysical characteristics of the materials of various objects with unilateral access and increased, compared with the prototype, accuracy, excluding the operation of double differentiation of the temperature curve.

Источники информации
1. А.С.СССР N 1265562, кл. G 01 N 25/18, 1986.
Sources of information
1. A.S.SSSR N 1265562, class. G 01 N 25/18, 1986.

2. А.С.СССР N 1557499, кл. G 01 N 25/18, 1990. 2. A.S. USSR, N 1557499, cl. G 01 N 25/18, 1990.

3. А.С.СССР N 1755150, кл. G 01 N 25/18, 1992. 3. A.S.SSSSR N 1755150, class. G 01 N 25/18, 1992.

4. Троицкий О.Ю. Импульсный тепловой неразрушающий контроль слоистых материалов//Механика композитных материалов.-1992.-N 6.-С. 843-847. 4. Troitsky O.Yu. Pulse thermal non-destructive testing of layered materials // Mechanics of composite materials.-1992.-N 6.- С. 843-847.

Claims (1)

Устройство для определения теплофизических характеристик, содержащее источник импульсного нагрева, вход которого соединен с выходом синхронизатора, термопару, подключенную через усилитель к входу дифференциатора, семь интеграторов, три компаратора, первый масштабный усилитель и источник опорного напряжения, при этом первый вход управления первого интегратора соединен с выходом синхронизатора, а информационный вход - с выходом источника опорного напряжения, информационный вход второго интегратора соединен с выходом усилителя, информационные входы третьего, четвертого и пятого интеграторов соединены с выходом источника опорного напряжения, а выходы каждого из них соединены с первыми входами первого, второго и третьего компараторов соответственно, вторые входы которых соединены с выходом первого масштабного усилителя, а вход первого масштабного усилителя соединен с выходом первого интегратора, выход первого компаратора соединен с первыми входами управления второго, третьего, четвертого и шестого интеграторов, выход второго компаратора соединен с вторыми входами управления четвертого и шестого интеграторов, первым входом управления пятого интегратора и первым входом управления седьмого интегратора, второй вход управления которого соединен с выходом третьего компаратора и вторым входом управления пятого интегратора, а информационный вход - с информационными входами второго и шестого интеграторов, причем выходы первого масштабного усилителя, второго, шестого и седьмого интеграторов являются первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства соответственно, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит четвертый компаратор, блок деления, датчик длительности импульса нагрева, триггер, схему совпадения и второй масштабный усилитель, при этом выход первого интегратора через второй масштабный усилитель соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого соединен с выходом усилителя, а выход - с первым входом четвертого компаратора, второй вход которого соединен с выходом дифференциатора, а выход - с первым входом схемы совпадения, выход которой соединен с вторыми входами управления первого, второго и третьего интеграторов, а второй вход - с выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй вход - с выходом датчика длительности импульса нагрева. A device for determining thermophysical characteristics, containing a source of pulsed heating, the input of which is connected to the output of the synchronizer, a thermocouple connected through an amplifier to the input of the differentiator, seven integrators, three comparators, a first large-scale amplifier and a reference voltage source, while the first control input of the first integrator is connected to synchronizer output, and the information input with the output of the reference voltage source, the information input of the second integrator is connected to the output of the amplifier, the input inputs of the third, fourth and fifth integrators are connected to the output of the reference voltage source, and the outputs of each of them are connected to the first inputs of the first, second and third comparators, respectively, the second inputs of which are connected to the output of the first scale amplifier, and the input of the first scale amplifier is connected to the output the first integrator, the output of the first comparator is connected to the first control inputs of the second, third, fourth and sixth integrators, the output of the second comparator is connected to the second inputs control of the fourth and sixth integrators, the first control input of the fifth integrator and the first control input of the seventh integrator, the second control input of which is connected to the output of the third comparator and the second control input of the fifth integrator, and the information input is to the information inputs of the second and sixth integrators, and the outputs of the first large-scale amplifier, second, sixth and seventh integrators are the first, second, third and fourth outputs of the device, respectively, characterized in that it is additional it contains a fourth comparator, a division unit, a heating pulse duration sensor, a trigger, a coincidence circuit, and a second scale amplifier, the output of the first integrator through a second scale amplifier connected to the input of the divider of the division unit, the dividend of which is connected to the output of the amplifier, and the output is connected to the first input of the fourth comparator, the second input of which is connected to the output of the differentiator, and the output to the first input of the matching circuit, the output of which is connected to the second control inputs of the first, second and third integrators, and the second input - to the output flip-flop having a first input connected to the output of the synchronizer, and the second input - to the output of the sensor heating pulse duration.
RU97115696A 1997-09-09 1997-09-09 Device for measuring thermal characteristics RU2132548C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97115696A RU2132548C1 (en) 1997-09-09 1997-09-09 Device for measuring thermal characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97115696A RU2132548C1 (en) 1997-09-09 1997-09-09 Device for measuring thermal characteristics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2132548C1 true RU2132548C1 (en) 1999-06-27
RU97115696A RU97115696A (en) 1999-07-10

Family

ID=20197336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97115696A RU2132548C1 (en) 1997-09-09 1997-09-09 Device for measuring thermal characteristics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2132548C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468360C1 (en) * 2011-07-27 2012-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Method to measure integral coefficient of heat-shielding materials surface radiation
RU225686U1 (en) * 2023-10-31 2024-05-02 Общество с ограниченной ответственностью "СЕГА ТЕХ" Device for determining the thermal diffusivity of materials

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468360C1 (en) * 2011-07-27 2012-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Method to measure integral coefficient of heat-shielding materials surface radiation
RU225686U1 (en) * 2023-10-31 2024-05-02 Общество с ограниченной ответственностью "СЕГА ТЕХ" Device for determining the thermal diffusivity of materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2132548C1 (en) Device for measuring thermal characteristics
US5067820A (en) Radionuclide calorimeter system
CA1062812A (en) Continuously monitoring ratiometer
RU2307344C1 (en) Device for determining characteristic of materials
RU2330250C1 (en) Temperature detection method
RU2178166C2 (en) Method of complex determination of thermal and physical characteristics of solid and dispersive materials
RU2392612C1 (en) Device to determine characteristics of materials
Bohac et al. New planar disc transient method for the measurement of thermal properties of materials
RU2108568C1 (en) Gear determining characteristics of materials
RU2018117C1 (en) Method of complex determining of thermophysical properties of materials
SU934400A1 (en) Device for testing parameters of ferromagnetic materials
Troitsky et al. Remote nondestructive monitoring of coatings and materials by the flash technique
RU2184955C1 (en) Device determining characteristics of materials
RU2544312C1 (en) Device for determination of characteristics of materials
RU99125489A (en) METHOD FOR INTEGRATED DETERMINATION OF THERMOPHYSICAL CHARACTERISTICS OF SOLID AND DISPERSED MATERIALS
RU2090872C1 (en) Device determining coefficient of thermal diffusivity
JP2556842B2 (en) Mass spectrometer
JP2000206070A5 (en)
Bonnet et al. Identification of heat conduction coefficient: application to nondestructive testing
RU2255329C1 (en) Method of measuring thermo-physical properties of materials
RU2125258C1 (en) Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials
KLANN A proposed experimental method for interpreting Doppler effect measurements and determining their precision(Method for interpreting Doppler effect measurements and determining their precision)
SU1573403A1 (en) Method of measuring thermal diffusivity
RU2023271C1 (en) Device to measure magnetic noise
SU1318886A1 (en) Device for measuring thermal diffusivity of materials