RU2184953C2 - Process of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials - Google Patents

Process of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials Download PDF

Info

Publication number
RU2184953C2
RU2184953C2 RU2000119082A RU2000119082A RU2184953C2 RU 2184953 C2 RU2184953 C2 RU 2184953C2 RU 2000119082 A RU2000119082 A RU 2000119082A RU 2000119082 A RU2000119082 A RU 2000119082A RU 2184953 C2 RU2184953 C2 RU 2184953C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
materials
point
heat source
thermophysical characteristics
Prior art date
Application number
RU2000119082A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000119082A (en
Inventor
И.Н. Ищук
Т.А. Фесенко
В.В. Обухов
Original Assignee
Тамбовский военный авиационный инженерный институт
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 военный авиационный инженерный институт filed Critical Тамбовский военный авиационный инженерный институт
Priority to RU2000119082A priority Critical patent/RU2184953C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2184953C2 publication Critical patent/RU2184953C2/en
Publication of RU2000119082A publication Critical patent/RU2000119082A/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: pulse methods of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials with use of point source of heat. SUBSTANCE: point pulse source of heat is placed on heat insulated surface of tested material. After supply of heat pulse relation between temperature value and its time integral value is being measured till moment of onset of preset values. EFFECT: enhanced noise immunity, reduced energy consumption. 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технической физике, в частности к теплофизическим измерениям. Область применения - контроль качества теплоизоляционных покрытий. The present invention relates to technical physics, in particular to thermophysical measurements. A scope - quality control of heat-insulating coatings.

Известен импульсный способ определения теплофизических характеристик материалов (ТФХ), состоящий в импульсном тепловом воздействии по прямой линии на поверхность образца и регистрации момента времени τ0, соответствующего максимуму температуры Тmax (Фомин С.А., Петров О.А., Вирозуб А.И. Импульсный метод определения ТФХМ без нарушения их сплошности. // Расчет конструкций подземных сооружений. Киев, 1976 г., с 66-71).A known pulsed method for determining the thermophysical characteristics of materials (TPC), consisting of a pulsed thermal effect in a straight line on the surface of the sample and registration of a point in time τ 0 corresponding to the maximum temperature T max (Fomin S.A., Petrov O.A., Virozub A. I. The pulsed method for determining TFHM without violating their continuity. // Design of underground structures. Kiev, 1976, p. 66-71).

Недостатком этого способа является низкая точность определения времени максимума температуры. The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the time of the maximum temperature.

Известен также способ, наиболее близкий к данному техническому решению, определения ТФХ, состоящий в импульсном тепловом воздействии по прямой линии на поверхность образца и регистрации момента времени τ1, когда соотношения температур в двух точках х1 и х2 будет удовлетворять заданному значению (авторское свидетельство СССР 834480, кл. G 01 N 25/18, 1979).There is also a method that is closest to this technical solution, determining the thermal characteristics, consisting in pulsed thermal action in a straight line on the surface of the sample and recording the time instant τ 1 , when the temperature ratios at two points x 1 and x 2 will satisfy a given value (copyright certificate USSR 834480, class G 01 N 25/18, 1979).

Недостатком этого способа является сложность проведения измерений, поскольку используются два канала непрерывного контроля температур. The disadvantage of this method is the difficulty of taking measurements, since two channels of continuous temperature control are used.

Техническим результатом изобретения является упрощение проведения теплофизических измерений и повышение помехозащищенности. The technical result of the invention is to simplify thermal measurements and increase noise immunity.

Сущность изобретения заключается в следующем: на теплоизолированной поверхности исследуемого материала помещают точечный импульсный источник тепла, выделяющий количество тепла, равное Q. После подачи теплового импульса в моменты времени τ1, τ2, когда соотношение между значением температуры и ее интегральным по времени значением в заданной точке контроля r достигнет наперед заданных соотношений

Figure 00000001

ТФХ материалов определяют по формулам
Figure 00000002

Figure 00000003

где
Figure 00000004

а - коэффициент температуропроводности;
τ1,τ2 - моменты наступления наперед заданных соотношений;
r - расстояние между источником тепла и термодатчиком;
λ - коэффициент теплопроводности;
Q - количество тепла, выделяемого точечным источником тепла;
k1, k2 - значения наперед заданных соотношений.The essence of the invention is as follows: on the heat-insulated surface of the test material, a point-like pulsed heat source is placed that emits an amount of heat equal to Q. After applying a heat pulse at time instants τ 1 , τ 2 , when the ratio between the temperature value and its time-integrated value is given the control point r reaches the predetermined ratios in advance
Figure 00000001

TFC of materials is determined by the formulas
Figure 00000002

Figure 00000003

Where
Figure 00000004

a is the coefficient of thermal diffusivity;
τ 1 , τ 2 - the moments of advance of predetermined relationships;
r is the distance between the heat source and the temperature sensor;
λ is the coefficient of thermal conductivity;
Q is the amount of heat generated by a point heat source;
k 1 , k 2 - values of the predetermined ratios.

Приведенные формулы получают на основании следующих рассуждений. Для полуограниченного тела величина избыточной температуры при воздействии импульса тепла бесконечно малой длительности от точечного источника, расположенного на его поверхности, описывают выражением

Figure 00000005

на основании которого интегральное значение температуры по времени представляют как
Figure 00000006

При разложении функции ошибок в ряд
Figure 00000007

и использовании двух членов ряда на основании (1) и (5) составляют систему уравнений:
Figure 00000008

Из системы (6) и соотношения (5) получают расчетные выражения ТФХ материалов (2), (3).The given formulas are obtained on the basis of the following considerations. For a semi-bounded body, the excess temperature when exposed to an heat pulse of infinitely short duration from a point source located on its surface is described by the expression
Figure 00000005

on the basis of which the integral temperature value over time is represented as
Figure 00000006

When expanding the error function in a series
Figure 00000007

and the use of two members of the series on the basis of (1) and (5) make up the system of equations:
Figure 00000008

From the system (6) and relation (5), the calculated expressions of the TFC of materials (2), (3) are obtained.

Анализ методической погрешности в результате разложения функции ошибок в ряд и использования двух членов ряда представлен на фиг.1. The analysis of the methodological error as a result of the expansion of the error function in a series and the use of two members of the series is presented in FIG.

На фиг. 2 показана схема реализации предлагаемого способа. На теплоизолированной поверхности исследуемого материала 1 помещают точечный импульсный источник тепла 2, выделяющий количество тепла, равное Q. На расстоянии r от источника тепла располагают термодатчик 3. После подачи теплового импульса в заданной точке контроля поверхности исследуемого материала фиксируют интегральное по времени значение температуры и ее абсолютное значение до моментов наступления заранее заданных соотношений. In FIG. 2 shows a diagram of the implementation of the proposed method. A point-type pulsed heat source 2 is placed on the heat-insulated surface of the test material 1, emitting an amount of heat equal to Q. A temperature sensor 3 is placed at a distance r from the heat source. After a heat pulse is applied, the temperature value integrated in time and its absolute value are recorded at a given point on the surface of the test material. value until the moment of the occurrence of predetermined ratios.

На фиг.3 приведены расчетные графики изменения значений температуры и ее интегральных по времени значений при Q = 0.5Дж; а=5•10-7 м2/c; λ =0.5 Вт/м•К; r=2.5•10-3 м; k1=1, k2=2.Figure 3 shows the calculated graphs of changes in temperature values and its time-integrated values at Q = 0.5 J; a = 5 • 10 -7 m 2 / s; λ = 0.5 W / m • K; r = 2.5 • 10 -3 m; k 1 = 1, k 2 = 2.

Аналогично получаются расчетные формулы при использовании линейного или плоского источника тепла. Similarly, calculation formulas are obtained using a linear or planar heat source.

Применение предлагаемого способа позволяет использовать только один канал измерений, повысить помехозащищенность, т.к. в результате интегрирования влияние на результаты измерений величин случайной и периодической помех уменьшается. The application of the proposed method allows you to use only one measurement channel, to increase noise immunity, because as a result of integration, the effect on the measurement results of random and periodic interference decreases.

Claims (1)

Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов, заключающийся в использовании импульсного нагрева поверхности теплоизолированного исследуемого материала и измерении значений температуры в заданной точке контроля, отличающийся тем, что используют точечный источник тепла, измерения производят только в одной точке контроля до моментов времени, когда соотношение между значением температуры и ее интегральным по времени значением достигнет наперед заданных соотношений, искомые теплофизические характеристики материалов рассчитывают по формулам
Figure 00000009

Figure 00000010

где β = T(r,τ2)/T(r,τ1);
α - коэффициент температуропроводности;
τ1,τ2 - моменты наступления наперед заданных соотношений;
r - расстояние между источником тепла и термодатчиком;
λ - коэффициент теплопроводности;
Q - количество тепла выделяемого точечным источником тепла;
k1, k2 - значения наперед заданных соотношений.A method of non-destructive testing of the thermophysical characteristics of materials, which consists in using pulsed heating of the surface of a thermally insulated test material and measuring temperature values at a given control point, characterized in that a point heat source is used, measurements are made at only one control point until time points when the ratio between the temperature value and its time-integrated value will reach the predetermined relations in advance, the desired thermophysical characteristics materials calculated by the formulas
Figure 00000009

Figure 00000010

where β = T (r, τ 2 ) / T (r, τ 1 );
α is the thermal diffusivity;
τ 1 , τ 2 - the moments of advance of predetermined relationships;
r is the distance between the heat source and the temperature sensor;
λ is the coefficient of thermal conductivity;
Q is the amount of heat generated by a point heat source;
k 1 , k 2 - values of the predetermined ratios.
RU2000119082A 2000-07-18 2000-07-18 Process of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials RU2184953C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000119082A RU2184953C2 (en) 2000-07-18 2000-07-18 Process of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000119082A RU2184953C2 (en) 2000-07-18 2000-07-18 Process of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2184953C2 true RU2184953C2 (en) 2002-07-10
RU2000119082A RU2000119082A (en) 2002-07-10

Family

ID=20238044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000119082A RU2184953C2 (en) 2000-07-18 2000-07-18 Process of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2184953C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550991C1 (en) * 2013-12-11 2015-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" Method for determining heat conductivity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550991C1 (en) * 2013-12-11 2015-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" Method for determining heat conductivity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mohammed et al. Design and fabrication of coaxial surface junction thermocouples for transient heat transfer measurements
RU2184953C2 (en) Process of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials
Gustavsson et al. Thermal conductivity as an indicator of fat content in milk
RU2184952C2 (en) Process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials
RU2149389C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2179717C2 (en) Process of non-destructive test of thermal-physical characteristics of materials
RU2594388C2 (en) Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat-insulating coatings
RU2150694C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2150695C1 (en) Process of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2178166C2 (en) Method of complex determination of thermal and physical characteristics of solid and dispersive materials
RU2149387C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2149388C1 (en) Method testing thermophysical characteristics of materials
RU2245538C1 (en) Nondestructive control method for thermal and physical properties of building materials for multilayer building structure erection
RU2184954C2 (en) Method of non-destructive test of thermophysical characteristics of solid materials
RU2255329C1 (en) Method of measuring thermo-physical properties of materials
RU2192000C2 (en) Procedure of nondestructive test of thermal-physical characteristics of materials
RU2179718C2 (en) Process of non-destructive test of thermal and physical characteristics of materials
RU2149386C1 (en) Method determining thermophysical characteristics of materials
RU2161301C2 (en) Method of non-destructive determination of thermal physical properties of materials
RU2018117C1 (en) Method of complex determining of thermophysical properties of materials
RU2222004C2 (en) Procedure establishing thermophysical properties of solid and dispersive materials in the form of rods
RU2287807C1 (en) Method for determining thermo-physical properties of multi-layered building structures and products
RU2000119082A (en) METHOD FOR NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF THERMOPHYSICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS
RU2328724C1 (en) Method for identification of solid materials thermal properties complex
RU2224244C2 (en) Method of temperature waves meant for determination of thermophysical properties of materials