RU2533338C2 - Способ нагрева и определения температуры образцов - Google Patents
Способ нагрева и определения температуры образцов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533338C2 RU2533338C2 RU2013103638/28A RU2013103638A RU2533338C2 RU 2533338 C2 RU2533338 C2 RU 2533338C2 RU 2013103638/28 A RU2013103638/28 A RU 2013103638/28A RU 2013103638 A RU2013103638 A RU 2013103638A RU 2533338 C2 RU2533338 C2 RU 2533338C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- specimens
- samples
- thermocouples
- transparent
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для нагрева и измерения температуры образцов, прозрачных в инфракрасной области излучения (ИК). Предложен способ определения температуры образцов, прозрачных в ИК-области, подвергаемых воздействию потоками заряженных частиц или электромагнитного излучения, включающий нагрев или охлаждение образцов, измерение температуры образцов с помощью термопар. Образцы помещают в замкнутый корпус, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, расположенный в вакуумной камере, откачивают воздух до давления 10-3-10-5 Па, нагревают или охлаждают корпус на заданный интервал температуры. Производят непрерывные предварительные измерения температуры термопарами, расположенными снаружи и внутри корпуса вместе с исследуемыми образцами, до момента стабилизации температуры. Затем производят конечные измерения температуры данными термопарами в момент стабилизации температуры, которая совпадает с температурой исследуемого образца до внешнего воздействия потоками заряженных частиц или электромагнитного излучения. Производят внешнее воздействие, после внешнего воздействия полностью повторяют процедуру измерения температуры образцов. Технический результат - повышение точности определения температуры образцов, прозрачных в ИК-области. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры образцов, прозрачных в ИК- (инфракрасной) области излучения.
Известен способ определения температуры образцов, прозрачных в ИК-области, подвергаемых воздействию потоками заряженных частиц или электромагнитного излучения, включающий нагрев или охлаждение образцов, измерение температуры образцов с помощью термопар, образцы помещают в замкнутый корпус, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, расположенный в вакуумной камере, откачивают воздух до давления 10-3-10-5 Па, нагревают или охлаждают корпус на заданный интервал температуры (см. патент RU 2212650, 20.09.2003).
Недостатком способа измерения температуры является зависимость температуры измерительного спая термопар не только от температуры поверхности образца, которую требуется измерить, но и от интенсивности и пространственной структуры ИК-излучения, что делает процесс определения температуры образца неопределенным.
Задачей изобретения является разработка способа определения температуры образцов, прозрачных в ИК-области, исключающего влияние пространственной неоднородности ИК-излучения, разной инерции поглощения ИК-излучения, термопарами с малой инерцией и большим коэффициентом поглощения и исследуемыми образцами с значительной инерцией и малым коэффициентом поглощения.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ определения температуры образцов, прозрачных в ИК-области, подвергаемых воздействию потоками заряженных частиц или электромагнитного излучения, включающий нагрев или охлаждение образцов, измерение температуры образца с помощью термопар, при этом образцы помещают в замкнутый корпус, выполненный из материала с высокой теплопроводностью (малой тепловой инерцией, устойчивого к воздействию ионизирующих излучений - медь, сталь), расположенный в вакуумной камере, откачивают воздух до давления 10-3-10-5 Па (соответствует высокому вакууму (beeaif.com/node/88), когда длина свободного пробега молекулы воздуха размера вакуумной камеры на несколько порядков, что исключает влияние молекул воздуха на неоднородность и нестабильность температуры внутри температурной ячейки за время стабилизации температуры образцов порядка 5 мин/град), нагревают или охлаждают корпус на заданный интервал температуры, производят непрерывные предварительные измерения температуры термопарами, расположенными снаружи и внутри корпуса вместе с исследуемыми образцами, до момента стабилизации температуры, затем производят конечные измерения температуры данными термопарами в момент стабилизации температуры, которая совпадает с температурой исследуемого образца до внешнего воздействия потоками заряженных частиц или электромагнитного излучения, производят внешнее воздействие, после внешнего воздействия полностью повторяют процедуру измерения температуры образцов. При этом во всей области изменений и измерения температуры после изменений воздействия на исследуемые образцы определяет температуру, задает интервал температуры и контролирует момент наступления теплового равновесия автоматический высокоточный регулятор температуры (ВРТ) (www.ngpedia.ru/id224605p2.html).
Для начального исследования температурного поля внутри и снаружи температурной ячейки (замкнутого корпуса) количество термопар внутри и снаружи может быть достаточно большим, после проведения калибровки данной конкретной температурной ячейки термопары устанавливают в местах минимальных флуктуаций градиента температурного поля, и их количество сокращается до необходимого минимума в пределе до одной внутри корпуса (при известности времени релаксации температурного поля). Плавный разогрев (охлаждение) корпуса гарантирует отсутствие внутри него температурных градиентов, фиксируемых термопарами, длительный температурный режим обеспечивает прогрев (охлаждение) образцов, находящихся внутри него, до температуры самого корпуса.
На чертеже изображена конструкция температурной ячейки, позволяющей осуществлять данный способ.
Ячейка находится в вакуумной камере 1 и состоит из разъемного корпуса 2, основания 3, нагревателя корпуса 4, охладителя корпуса 5, электромагнитного толкателя 6, исследуемых образцов 7, вкладышей для экранирования воздействия 8, отверстия для внешнего воздействия 9, пластины, закрывающей внешнее отверстие и экранирующей от потерь тепла и внешних излучений 10, термопар 11, автоматического высокоточного регулятора температуры (ВРТ) 12, источника внешнего воздействия 13, теплового экрана 14, свободного объема ячейки для приема исследуемых образцов и вкладышей 15, вакуумного насоса 16.
Способ определения температуры образцов осуществляется следующим образом. Предварительно вакуумным насосом 16 откачивается воздух до давления 10-3-10-5 Па, измеряется начальная температура образца через измерение температуры внутри и снаружи корпуса 2 последовательно термопарами 11 до тех пор, пока не установится определенная температура теплового равновесия, которая совпадает с начальной температурой образца до внешнего воздействия, затем после открытия пластины, закрывающей внешнее воздействие 10, через отверстие для внешнего воздействия 9 первый нижний образец 7 подвергается внешнему воздействию, например облучению лазером, после чего закрывается пластина 10 и снова измеряется температура образца через последовательное измерение температуры снаружи и внутри корпуса 2 термопарами 11 до тех пор, пока не установится определенная температура теплового равновесия, которая совпадает с температурой образца после внешнего воздействия. Для исследования различий при изменении степени воздействия и изменении температуры в ячейке предусмотрен механизм смены образцов. С помощью электромагнитного толкателя 6 первый нижний образец 7 и вкладыш 8 смещаются из области внешнего воздействия в свободный объем ячейки для приема исследуемых образцов и вкладышей 15. Далее включается нагреватель 4 или охладитель 5 с целью повышения или понижения температуры на заданный интервал и повторяется процедура измерения начальной температуры образца до внешнего воздействия через измерение температуры снаружи и внутри корпуса 2 термопарами 11 до тех пор, пока не установится определенная температура теплового равновесия, которая совпадает с начальной температурой второго образца 7 до внешнего воздействия, после чего на второй исследуемый образец 7 воздействуют, например, лазерным лучом той же плотности мощности и снова измеряется температура второго образца 7 через последовательное измерение температуры снаружи и внутри корпуса 2 термопарами 11 до тех пор, пока не установится определенная температура теплового равновесия, которая совпадает с температурой второго образца 7 после второго внешнего воздействия при другой начальной температуре. При этом во всей области изменения и измерения температуры, а также изменения воздействия на исследуемые образцы определяет температуру, задает интервал температуры, контролирует момент наступления теплового равновесия и, подает сигналы на исполнительные устройства (ИУ) нагреватель, охладитель автоматический высокоточный регулятор температуры (ВРТ) 12.
Пример
Корпус температурной ячейки был выполнен размерами 15×15×60 мм из меди. Для создания вакуума использовалась стандартная вакуумная установка УВР-32, измерение и контроль температуры осуществлялись высокоточным регулятором температуры ВРТ-2 с погрешностью измерения 0,01°С. Время выхода на режим работы с 20°С до 500°С при полностью загруженной ячейке и достигнутом вакууме 10-3-10-5 Па составило 15 минут. Размеры образцов, изготовленных методом выкалывания из монокристалла KCl, составляли 10×10×2 мм, при этом инерционность полностью загруженной ячейки данными образцами составила 5 мин/град в интервале температур от 200°С до 500°С. Относительная погрешность измерения температуры составила 3%. При применении кристаллов NaCl инерционность составила 5 мин/град в интервале температур от 200°С до 500°С при той же относительной погрешности измерения.
Таким образом, данный способ использования квазизамкнутого объема и теплового поля с неоднородностью меньше погрешности измерения в температурной ячейке позволяет однозначно определять температуру любых исследуемых образцов, в том числе прозрачных в ИК-области с высокой точностью, поскольку исключает преимущественный нагрев термопар за счет ИК-излучения без нагрева образцов, прозрачных для ИК-излучения.
Claims (1)
- Способ определения температуры образцов, прозрачных в ИК-области, подвергаемых воздействию потоками заряженных частиц или электромагнитного излучения, включающий нагрев или охлаждение образцов, измерение температуры образцов с помощью термопар, образцы помещают в замкнутый корпус, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, расположенный в вакуумной камере, откачивают воздух до давления 10-3-10-5 Па, нагревают или охлаждают корпус на заданный интервал температуры, отличающийся тем, что производят непрерывные предварительные измерения температуры термопарами, расположенными снаружи и внутри корпуса вместе с исследуемыми образцами, до момента стабилизации температуры, затем производят конечные измерения температуры данными термопарами в момент стабилизации температуры, которая совпадает с температурой исследуемого образца до внешнего воздействия потоками заряженных частиц или электромагнитного излучения, производят внешнее воздействие, после внешнего воздействия полностью повторяют процедуру измерения температуры образцов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013103638/28A RU2533338C2 (ru) | 2013-01-25 | 2013-01-25 | Способ нагрева и определения температуры образцов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013103638/28A RU2533338C2 (ru) | 2013-01-25 | 2013-01-25 | Способ нагрева и определения температуры образцов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013103638A RU2013103638A (ru) | 2014-07-27 |
| RU2533338C2 true RU2533338C2 (ru) | 2014-11-20 |
Family
ID=51264761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013103638/28A RU2533338C2 (ru) | 2013-01-25 | 2013-01-25 | Способ нагрева и определения температуры образцов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2533338C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107884435A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-04-06 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种高压气体环境下测量材料导热系数的装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114264694B (zh) * | 2022-01-28 | 2024-06-04 | 云南中烟工业有限责任公司 | 一种雾化芯红外加热热辐射占比的测试装置和测试方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU928207A1 (ru) * | 1980-05-23 | 1982-05-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Управления | Способ измерени температур и энергий активации молекул рных переходов в полимерах |
| US6331075B1 (en) * | 1998-05-01 | 2001-12-18 | Administrator, National Aeronautics And Space Administration | Device and method for measuring thermal conductivity of thin films |
| RU2212650C1 (ru) * | 2002-09-16 | 2003-09-20 | Калачев Алексей Александрович | Устройство для анализа физических и/или химических свойств поверхностного слоя твердого тела |
| CN101140249A (zh) * | 2007-10-23 | 2008-03-12 | 北京科技大学 | 一种材料热膨胀系数的双光束激光干涉测量方法 |
| RU2415408C1 (ru) * | 2009-11-06 | 2011-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ определения теплофизических характеристик теплозащитных покрытий |
| RU2417367C1 (ru) * | 2009-12-10 | 2011-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ и установка для определения теплофизических характеристик твердых материалов в поле действия центробежных сил |
| RU2468360C1 (ru) * | 2011-07-27 | 2012-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) | Способ измерения интегрального коэффициента излучения поверхности теплозащитных материалов |
-
2013
- 2013-01-25 RU RU2013103638/28A patent/RU2533338C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU928207A1 (ru) * | 1980-05-23 | 1982-05-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Управления | Способ измерени температур и энергий активации молекул рных переходов в полимерах |
| US6331075B1 (en) * | 1998-05-01 | 2001-12-18 | Administrator, National Aeronautics And Space Administration | Device and method for measuring thermal conductivity of thin films |
| RU2212650C1 (ru) * | 2002-09-16 | 2003-09-20 | Калачев Алексей Александрович | Устройство для анализа физических и/или химических свойств поверхностного слоя твердого тела |
| CN101140249A (zh) * | 2007-10-23 | 2008-03-12 | 北京科技大学 | 一种材料热膨胀系数的双光束激光干涉测量方法 |
| RU2415408C1 (ru) * | 2009-11-06 | 2011-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ определения теплофизических характеристик теплозащитных покрытий |
| RU2417367C1 (ru) * | 2009-12-10 | 2011-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ и установка для определения теплофизических характеристик твердых материалов в поле действия центробежных сил |
| RU2468360C1 (ru) * | 2011-07-27 | 2012-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) | Способ измерения интегрального коэффициента излучения поверхности теплозащитных материалов |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107884435A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-04-06 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种高压气体环境下测量材料导热系数的装置 |
| CN107884435B (zh) * | 2017-10-20 | 2020-12-01 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种高压气体环境下测量材料导热系数的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013103638A (ru) | 2014-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Beloy et al. | Atomic clock with 1× 10-18 room-temperature blackbody Stark uncertainty | |
| Cirisan et al. | Stark broadening measurement of Al II lines in a laser-induced plasma | |
| Skoff et al. | Diffusion, thermalization, and optical pumping of YbF molecules in a cold buffer-gas cell | |
| Krankenhagen et al. | Measurement of the radiative energy output of flash lamps by means of thermal thin probes | |
| JP2014048176A5 (ru) | ||
| Walton | Re-evaluation of Greek archaeomagnitudes | |
| RU2533338C2 (ru) | Способ нагрева и определения температуры образцов | |
| JP2014153168A (ja) | 放射率測定装置及び放射率測定方法 | |
| CN106896132B (zh) | 用于对试样进行热分析和/或用于对温度测量装置进行校准的方法和设备 | |
| WO2016099237A1 (es) | Aparato y método para calibración y caracterización de instrumentos de medición de temperatura por telemetría | |
| JP2018115874A (ja) | 検査装置、検査方法、検査プログラム、記憶媒体、および検査システム | |
| JP6401350B2 (ja) | 試料の熱分析時における温度調整の較正方法 | |
| Pinzer et al. | Breeding snow: an instrumented sample holder for simultaneous tomographic and thermal studies | |
| Krankenhagen et al. | Determination of the spatial energy distribution generated by means of a flash lamp | |
| Krankenhagen et al. | Cooling-down of thermal thick probes after flash excitation–A measure for the real energy density? | |
| RU2610115C1 (ru) | Устройство для определения температуры газа в полых высокотемпературных элементах газотурбинных двигателей | |
| CN107655833B (zh) | 一种低导热率非导体材料高温半球发射率测量方法与系统 | |
| RU2688911C1 (ru) | Способ измерения интегрального коэффициента излучения поверхности твердого материала | |
| Müller et al. | Determining the material parameters for the reconstruction of defects in carbon fiber reinforced polymers from data measured by flash thermography | |
| JP2004309274A (ja) | スペクトル測定用試料保持体および分光光度計 | |
| Yang et al. | Experimental characterization and correction of non-equivalence of Solar Irradiance Absolute Radiometer | |
| Kostanovskii et al. | Measurements of the coefficient of linear thermal expansion of single-crystal aluminum oxide | |
| RU2807398C1 (ru) | Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием пирометров | |
| Tsai | Traceable temperature calibrations of radiation thermometers for rapid thermal processing | |
| RU2811326C1 (ru) | Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием датчиков теплового потока |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150126 |