SU1160291A1 - Device for determining material thermal diffusivity coefficient - Google Patents
Device for determining material thermal diffusivity coefficient Download PDFInfo
- Publication number
- SU1160291A1 SU1160291A1 SU843709529A SU3709529A SU1160291A1 SU 1160291 A1 SU1160291 A1 SU 1160291A1 SU 843709529 A SU843709529 A SU 843709529A SU 3709529 A SU3709529 A SU 3709529A SU 1160291 A1 SU1160291 A1 SU 1160291A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- contact
- generator
- sample
- input
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединённые измерительно-регулирующий блок, тиристорный блок и трансформатор, в цепь вторичной обмотки которого включен плоский нагг ревателЬ, контактирующий с образдом, отличающеес тем, что, с целью уменьшени погрешности определени материалов с низкой теплопроводностью , устройство дополнительно содержит выпр митель со сглаживающим фильтром, делитель напр жени и генератор синусоидальных сигналов инфранизких частот, при этом параллельно нагревателю подключен выпр митель со сглаживающим фильтром, параллельно которому включен делитель напр жени , выход которого соединен с первым входом измерительно (Л С регулирующего блока, второй вход которого св зан с выходом генератора синусоидальных сигналов инфранизких частот.A DEVICE FOR DETERMINATION OF THE MATERIAL TEMPERATURE CONDUCTIVENESS COEFFICIENT, containing a series-connected measuring and regulating unit, a thyristor unit and a transformer, in the secondary circuit of which a flat nag rewel is connected and the contact is in contact with the sample, characterized in that it is out of contact with the pattern, characterized in that it is out of contact with a specimen which is in contact with the sample, in order to reduce the error in determining materials. additionally contains a rectifier with a smoothing filter, a voltage divider and a generator of sinusoidal signals of infra-low frequencies, When this heater is connected in parallel with a rectifier smoothing filter, which is included in parallel voltage divider whose output is connected to a first input measuring (LS regulating unit, the second input of which is coupled to the output of the generator sinusoidal signals infralow frequencies.
Description
Изобретение относитс к области определени теплофизических свойств неметаллических материалов, в частности к устройствам дл опреДелени коэффициента температуропроводности неметаллических материалов, и может быть использовано в химической, электронной, электротехнической и других отрасл х промьшшенности Известно устройство дл определе ни коэффициента температуропроводности материалов, содержащее вольфрамовьй спиральный .катод, располагаемый параллельно плО(кому образц исследуемого материала, и фотоэлект рический блок измерени температуры установленньий со стороны ненагревае мой поверхности образца 1. Недостаток этого устройства дл определени коэффициента теьотературопроводности материалов состоит в том, что определение искомой величи ны осущ ествл етс с большой погрешностью , так как при практическом осуществлении устройства не в полно мере реализуютс граничные услови теоретической модели задачи. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс устройство дл определени коэффициента температуропроводности неметаллических материалов, содержащее последовательно соединенные измерительно-регулирующий блок, тиристорный блок и трансформатор, в цепь вторичной обмотки которого включен плоский нагреватель, контактирун ций в проце се измерени с образцом из исследуе мого материала. В процессе эксперимента измер ют температуру нагревател и разность температур на образ це исследуемого материала известной толщины. После чего, привлека информацию о показател х преломлени и поглощени системы нагреватель образец - холодильник, решают обрат ную задачу теплопроводности, а иско мую величину определ ют по формуле «. , Ср где а - коэффициент температуропроводности Л - коэффициент теплопроводност с - удельна теплоемкость; f - плотность материала С2. Основной недостаток известного устройства состоит в том, что определение коэффициента температуропро водности неметаллических материалов осуществл етс с большой погрешнос-г тью, значительно вли ющей на точность , определени искомой величины. Например, 3%-на погрешность в определении излучательной способности нагревател приводит к 25%-Ной погрешности определени коэффициента температуропроводности., Цель изобретени - уменьшение погрешности определени коэффициента температуропроводности материалов. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл определени коэффициента температуропроводности материалов, содержащее последовательно соединенные измерительно-регулирующий блок, тиристорный блок и трансформатор, в цепь вторичной обмотки которого включен плоский нагреватель, контактирующий в процессе .измерени с образцом из исследуемого материала, дополнительно содержит выпр митель со сглаживаюп1им фильтром, делитель напр жени и генератор синусоидальных сигналов инфранизких частот, при этом параллельно нагревателю подключен выпр митель со сглаживающим фильтром, параллельно которому включен делитель напр жени , выход которого соединен с первьм входом измерительнорегулирующего блока, второй вход которого св зан с выходом генератора синусоидгшьных сигналов инфран зких частот. Дополнительное введение- в известное устройство вьтр мител со сглаживающим фильтром, делител напр же-т ни , генератора синусоидальных сигналов инфранизких частот и их соответствук цее соединение позвол ет реализовать автоматическую систему с обратной св зью, обеспечивающую уменьшение погрешности определени коэффициента температуропроводности неметаллических материалов .благодар синусоидальной форме (с высокой точностью ) греющего образец теплового потока с периодом пор дка (5-100)с. Существушщют средствами, широко используемыми при исследовании свойств высокотеплопроводньк материалов , например металлов и -их сплавов, roдyл циoнньй нагрев по синусоидальнрму закону с периодом выше 1 с осуществить практически невозможно.The invention relates to the field of determining the thermophysical properties of nonmetallic materials, in particular, to devices for determining the thermal diffusivity of nonmetallic materials, and can be used in chemical, electronic, electrical and other industries. A device for determining the thermal diffusivity of materials containing a tungsten helical cathode is known. located parallel to the PLO (to whom the sample of the material under study, and the photoelectric block from temperature measurement is established from the side of the non-heated surface of the sample 1. The disadvantage of this device for determining the thermal and thermal conductivity of materials is that the determination of the desired value is carried out with great error, since in practical implementation of the device the theoretical model is not fully implemented task. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is a device for determining the temperature coefficient conductivity of nonmetallic materials containing a series-connected measuring-regulating unit, a thyristor unit and a transformer, in the secondary circuit of which a flat heater is connected, contacted during the measurement process with a sample of the material under study. In the course of the experiment, the temperature of the heater and the temperature difference on the sample of the test material of known thickness are measured. After that, information on the refractive indices and absorption indices of the heater – sample – cooler system is attracted, the inverse heat conduction problem is solved, and the required value is determined by the formula “. , Ср where a is the thermal diffusivity coefficient Л - thermal conductivity coefficient с - the specific heat capacity; f is the density of the material C2. The main disadvantage of the known device is that the determination of the thermal diffusivity of nonmetallic materials is carried out with a large error, which greatly affects the accuracy, of determining the desired quantity. For example, a 3% error in determining the emissivity of a heater results in a 25% error in determining the coefficient of thermal diffusivity. The purpose of the invention is to reduce the error in determining the coefficient of thermal diffusivity of materials. The goal is achieved by the fact that the device for determining the thermal diffusivity of materials, containing a series-connected measuring and regulating unit, a thyristor unit and a transformer, in the secondary circuit of which a flat heater is connected, which is in contact with the sample of the material under study, is additionally equipped with a straightener with a smoothing filter, a voltage divider and a generator of sinusoidal signals of infra-low frequencies, while parallel to the heater A rectifier is connected with a smoothing filter, in parallel with which a voltage divider is connected, the output of which is connected to the first input of the measuring regulating unit, the second input of which is connected to the output of a sine wave generator of infrasonic frequencies. An additional introduction to the known device is a mittel with a smoothing filter, a voltage divider, a generator of sinusoidal signals of infra-low frequencies and their corresponding connection allows you to implement an automatic feedback system that reduces the error in determining the thermal diffusivity of nonmetallic materials. Thanks to sinusoidal form (with high accuracy) of the heat flux heating the sample with a period of the order of (5-100) s. There are means that are widely used in the study of the properties of high-conductive materials, such as metals and their alloys, the principle of zero-sin heating according to a sinusoidal law with a period of more than 1 s is practically impossible.
Применение механических способов модул ции приводит к искажению синусоидальной формы питающего напр жени и, как следствие, к необходимости выделени основной гармонической составл клцей при температурных измерени х.The use of mechanical modulation techniques leads to a distortion of the sinusoidal shape of the supply voltage and, as a consequence, the need to isolate the main harmonic component with temperature measurements.
На чертеже показана схема устрой ства .The drawing shows a diagram of the device.
Устройство дл определени коэффициента температуропроводности неметаллических материалов состоит из последовательно соединенных измерит;ельно-ре1 улирук цего блока 1, тиристорного блока 2, трансформатора 3, в цепь вторичной обмотки которого включен плоский нагреватель 4, контактирующий в процессе измерени с двум образцами 5 из исследуемого материала, выпр мител 6, вход которого подключен .параллельно нагревателю , а выход соединен через сглаживак ций фильтр 7 и делитель напр жени 8 с первым входом измерительно-регулирующего блока 1, второй вход которого св зан с выходом генератора 9.A device for determining the thermal diffusivity of nonmetallic materials consists of series-connected measuring unit 1, thyristor unit 2, transformer 3, into the secondary circuit of which a flat heater 4 is connected, which comes in contact with two samples 5 of the material under test, rectifier 6, the input of which is connected parallel to the heater, and the output is connected through a smoothing filter 7 and a voltage divider 8 to the first input of the measuring and regulating block ka 1, the second input of which is coupled to the output of the generator 9.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
С помощью измерительно-регулирующего 1 и тиристорного 2 блоков напр жение питающей сети подаетс с частотой f на трансформатор 3, в цепь вторичной обмотки которого включен плоский нагреватель 4, наход щийс в тепловом контакте с двум образцами 5 исследуемого материала . Дл проведени автоматического регулировани заданного теплового режима напр жение с нагревател 4 подаетс на выпр митель б, после чего сглаживаютс пульсации напр жени фильтром 7 и с одного из резисторов делител 8 посто нное напр жение подаетс иа первый вход измерительно-регулирующего блока 1, на второй вход которого подаетс синусоидальное напр жеиие инфранизкой частоты с генератора 9. После установлени теплового режима измер етс на нагреваемой поверхности образца разность фазы между н апр жением питани и температурой этой поверхности, после чего коэффициент температуропроводности определ етс из соотношени Using measuring and regulating 1 and thyristor 2 blocks, the supply voltage is fed with a frequency f to a transformer 3, in the secondary circuit of which a flat heater 4 is turned on, which is in thermal contact with two samples 5 of the material under study. To conduct an automatic adjustment of a predetermined thermal mode, the voltage from heater 4 is supplied to rectifier b, after which the voltage pulsations of filter 7 are smoothed and the first input of measuring-regulating unit 1 is fed from one of the divider 8 resistors to the second input which provides a sinusoidal voltage of the infralow frequency from the generator 9. After the establishment of the thermal regime, the phase difference between the onset of the supply and the temperature of the sample is measured on the heated surface of the sample. th surface, and then thermal diffusivity is determined from the relationship
.i.i
0101
, X ж X хSb;j cos; -ch: s ,-n;j:.X X X Sb; j cos; -ch: s, -n; j :.
где Ч.;- разность фазы между напр жением питани и температурой- ненагреваемой поверхности образца; .where Ch. is the phase difference between the supply voltage and the temperature of the unheated sample surface; .
О at cf Уи)/« ;About at cf Wee) / ";
сГ - толщина образца} w .сГ - sample thickness} w.
П р им е р. Полосовой зигзагообразный нагреватель, изготовленньй из нихромовой фольги толщиной 50 мкм, -устанавливают между двум плоскими образцами исследуемого материала , на ненагреваемых поверхност х которых закреплены хромельалюмелевые термопары. В качестве измерительно-регулирующего блока используют высокоточный регул тор температуры ВРТ-2, а в качестве тиристорного блока - тиристорньш усилитель типа У-252 с тиристорным устройством типа БТ-01 и трансформатор ОСУ-20. Трансформатор служмт как дл понижени напр жени питани ,PRI im p A strip zigzag heater made of 50 µm nichrome foil is installed between two flat samples of the material under investigation, on which unheated surfaces there are chromel alumel thermocouples. The high-precision temperature regulator VRT-2 is used as the measuring and regulating unit, and the thyristor amplifier U-252 with the thyristor device BT-01 and the transformer OSU-20 are used as the thyristor unit. The transformer serves to reduce the supply voltage,
0 так и дл электрической разв зки силовых и измерительных цепей. Посто нное напр жение отрицательной обратной св зи с делителем напр жени поступает на измерительно-регу5 лирукиций блок. В этот же блок с генератора типа Г6-15 подаетс переменное напр жение инфранизкой частоты . В изме{ итепьно-регулирующем блоке переменное напр жение генератора складываетс с напр жением внутреннего задатчика блока. Посто нное напр жение, уста1навливаемое задатчиком измерительно-регулирующего блока , дает средний уровень питающего0 as well as for electrical wiring of power and measuring circuits. The constant voltage of the negative feedback with the voltage divider is fed to the measuring and regulating unit. A variable voltage of an infra-low frequency is supplied to the same block from a generator of the type G6-15. In the variable-regulating unit, the alternating voltage of the generator is added to the internal unit setpoint voltage. The constant voltage set by the setting unit of the measuring and regulating unit gives an average level of the supply
5 напр жени , а переменное напр жение генератора устанавливает глубину модул ции.5, and the alternating voltage of the generator sets the modulation depth.
Устройство обладает достаточным быстродействием дл создани модул ции с периодом пор дка дес тков секунд и высокой точностью поддержани напр жени на нагревателе. Напр жение на нагревателе поддерживаетс 5 с погрешностью, не превъовающей О, t/J, Коэффициент гармоник модулированного напр жени не превышает 1-2%. Дрейф температуры образца рои отсутствииThe device has sufficient speed to create a modulation with a period of the order of tens of seconds and a high accuracy of voltage maintenance on the heater. The voltage on the heater is maintained 5 with an error not exceeding 0, t / J, the harmonic coefficient of the modulated voltage does not exceed 1-2%. The temperature drift of the sample swarm missing
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843709529A SU1160291A1 (en) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | Device for determining material thermal diffusivity coefficient |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843709529A SU1160291A1 (en) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | Device for determining material thermal diffusivity coefficient |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1160291A1 true SU1160291A1 (en) | 1985-06-07 |
Family
ID=21106911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843709529A SU1160291A1 (en) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | Device for determining material thermal diffusivity coefficient |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1160291A1 (en) |
-
1984
- 1984-03-16 SU SU843709529A patent/SU1160291A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1, Филиппов Л,П. Измерение тепловых свойств твердьк и жидких металлов при высоких температурах. М., Изд-во МГУ, 1967, с, 326. 2. Витюков В,К. Радиационно-кондуктивный перенос энергии в плоском слое конденсированной среды. Дис, на соиск; учен.степени канд. техн. наук. М., ИВТлН, 1981 (прототип). . * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fry et al. | Determination of absolute sound levels and acoustic absorption coefficients by thermocouple probes—Theory | |
EP0243394B1 (en) | Rheometer | |
Simonich et al. | New technique for mapping heat‐transfer coefficient contours | |
CA1271982A (en) | Power control device for a resistance heater in an oven | |
JP4093333B2 (en) | Thermophysical property measuring method and apparatus | |
Riou et al. | A very sensitive microcalorimetry technique for measuring specific heat of μg single crystals | |
SU1160291A1 (en) | Device for determining material thermal diffusivity coefficient | |
KR920007197B1 (en) | Method and apparatus for measuring thermal diffusivity by ac joule-heating | |
US20100086005A1 (en) | Method and apparatus for determining a phase transition of a substance | |
US3533273A (en) | Thermal surface impedance method and means for nondestructive testing | |
RU148273U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF THERMAL CONDUCTIVITY OF PLATES FROM ALUMONITRIDE CERAMICS | |
SU1168912A1 (en) | Method and apparatus for programmed control of temperature | |
JP4042816B2 (en) | Moisture content detection sensor | |
SU1293606A1 (en) | Method and apparatus for measuring thermal diffusitivity of materials | |
SU817559A1 (en) | Device for determing heat emission at boiling water | |
US3665140A (en) | Microwave chamber having energy density control system | |
RU2023237C1 (en) | Method of determining layer thickness | |
RU2767468C1 (en) | Method for non-destructive testing of complex of thermophysical characteristics of solid construction materials and device for implementation thereof | |
SU1663428A1 (en) | Method of nondestructive testing of film coat thickness | |
SU1150527A1 (en) | Method of measuring heat capacity | |
SU763757A1 (en) | Device for measuring heat conductance of materials | |
JPS6110751A (en) | Measurement for diffusivity of heat by intermittent heating | |
Kobayasi et al. | Measuring Method of Thermal Diffusivity of Liquid by Stepwise Heating of Thin Layer | |
SU787967A1 (en) | Apparatus for determining heat conduction of salt ments | |
SU1711052A1 (en) | Method of testing heat-insulating material thermophysical characteristics |