SU1223111A1 - Устройство дл измерени теплофизических характеристик образцов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике дл  комплексного определени  теплопроводности и температуропроводности . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства, упрощение его и повьшение точности измерени , котора  достигаетс  введением дополнительной релейной цепи отрицательной обратной св зи, включающей в себ  последовательно соединенные нуль-орган, первый вход которого соединен с тепло- приемником, а второй - с задатчиком порогового уровн , и двухуровневый задатчик температуры нагревател , выход которого соединен с входом системы автоматического регулировани  температуры нагревате - л  . 2 ил. (Л

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при Создании приборов, измер ющих комплексно коэффициенты теплопроводности и температуропроводности.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей, упрощение и повышение точности измерени .

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл  определени  теплофи- 31гческих характеристик образцов;, на фиг. 2 - графики изменени  температуры на Противоположных поверхност х образца.

Устройство содержит систему 1 автоматического регулировани  температуры {сAPT), нагреватель 2, задат- чик 3 температуры нагревател , образец 4, закрепленные совместно с теплоприемником 5 между нагревателем 2 и холодильником 6. Сигнал с тепло- приемника поступает на один вход нуль-органа 7, к второму входу которого подключен задатчик 8 порогового уровн , выход нуль-органа нагружен на задатчик 3 температуры нагревател  . Измерение производитс  частотомером 9.

На графиках показаны периодически изменени  температуры нагревател  Т, в пределах от Т.,., до Т

-маис

И изменени  сигнала теплоприемника Т при среднем его значении соответствующем Tj, . Моменты скачкообразного изменени  температуры нагревател  .соот- ветствуют переходам кривой.изменени  сигнала теплоприемника через пороговый уровень Tj. , Период - колебаний и врем  положительного импульса определ етс  теплофизическими характеристи ками и длиной образца.

САРТ представл ет собой обычную систему с отрицательной обратной св зью. Сигнал обратной св зи, пропорциональный температуре нагревате- л , может сниматьс  с помощью термопары , зачеканенной в нагреватель. Возможна схема с включением нагревател  в мостовую схему, нагреватель при зтом выполн етс  из термозависи- мого материала, обратна  св зь осуществл етс  с выхода моста. Соответственно задатчик темдературы в первом случае должен вьщавать сигналы в вид напр жени , во втором - в виде калиб рованных сопротивлений, включаемых в мост. САРТ стабилизирует температуру нагревател  относительно температуры

О

5 0

0

5

5 0

5 0 5

112

холодильника на одном из уровней, заданном задатчиком температуры. Теп- лоприемник представл ет собой пластину из материала с известными теплофизическими свойствами, одной поверхностью теплоприемник контактирует с холодильником, а другой - с образцом.

Сигнал в цепь обратной св зи поступает от дифференциальной термопары, один спай которого находитс  в месте контактировани  с холодильником, другой в месте контактировани  с образцом . Система нагреватель - образец - теплоприемник - холодильник составл ет основу обычного при измерени х коэффициента теплопроводности стационарным методом плоского прибора. К нагревателю предъ вл етс  требование малоинерционности, поэтому он должен быть выполнен с достаточно хорошим теплоотводом и малой теплоемкостью . В качестве периодомера возможно использование электронного или ручного секундомера. Во втором случае измерение проводитс  по сигнальной лампочке или прибору, включенному к выходу нуль-органа либо парахшельно нагревателю. С целью уменьшени  погрешностей теплоприемник может быть снабжен охранным нагревателем, а вс  теплоизмерительна  цепь: нагреватель - теплоприемник - холодильник заключена в отражательньй экран.

Устройство работает следующим образом.

В первоначальньй момент, когда образец 4 и теплоприемник 5 не прогреты , сигнал теплоприемника мал, задатчик 3 температуры выдает сигнал, соответствующий поддержанию САРТ 1 максимального уровн  .температуры нагревател  2. Теплова  волна, распростран  сь по образцу 4, повьппа- ет сигнал теплоприемника 5, и при превьшении величины, соответствующей Т, происходит срабатьшание нуль-ор гана 7, привод щее к переключению задатчика 3 температуре, вследствие чего температура нагревател  с помощью САРТ устанавливаетс  на уровне мин Тепло от образца начинает распростран тьс  не только в сторону холодильника, но и в сторону нагревател  , имеющего теперь более низкую температуру. В результате охлаждени  образца 4 сигнал теплоприемника 5 начинает снижатьс  и через некоторое Врем  становитс  ниже порогового

уровн  Тд. Нуль-орган возвращаетс  в первоначальное состо ние, задатчик 3 температуры выдает сигнал максимального уровн , нагреватель скачком принимает температуру Тм.1 кс Процесс начинаетс  сначала. Спуст  несколько переключений в системе устанавливаетс  автоколебательный квазистационарный режим: на одной стороне об-. разца температура скачкообразно мен етс  в пределах Т,„ Тмакс другой стороне наблюдаютс  сглаженные небольшой амплитуды колебани  температуры относительно порогового уровн  Т„. Период колебаний определ - етс  с помощью частотомера 9.

Устройство позвол ет проводить комплексное измерение теплофизических свойств без обработки информации и без сложных расчетов, повьпиаетс  точность измерени  коэффициента теплопроводности за счет того, что при импульсном нагреве снижаетс  роль неоднородности теплового пол , про-  вл ема , как известно, в стационарных методах, в то же врем  стационарный периодический режим наступает значительно быстрее стационарного непрерьтного; измерение коэффициента температуропроводности так же про- водитб  точнее, поскольку в периодическом режиме нет вли ни  начального распределени  температуры образца.

10

is

23111

а боковые потери не оказывают существенного вли ни  на период автоколеба НИИ за счет того, что увеличение времени распространени  тепловой волны при разогреве образца в положительный полупериод частично компенсируетс  более быстрым охлаждением во второй полупериод. Измерение сводитс  лишь к фиксированию периода автоколебаний. Упрощаетс  процесс измерени , повышаетс  точность.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  теплофизических характеристик образцов, содержащее нагреватель с системой автоматического регулировани  его температуры , соединенной с измерительной схемой, включающей частотомер И теп- лоприемник, отличающеес  тем, что, с целью расширени  его функциональных возможностей, упрощени  и повышени  точности измерени , введена дополнительна  релейна  цепь отрицательной обратной св зи, включающа  в себ  последовательно соединенные нуль-орган, первый вход которого соединен с теплоприемником, а второй с задатчиком порогового уровн , и двухуровневый датчик температуры нагревател , выход которого соединен с входом системы автоматического регулировани  температуры нагревател .

   т;

   - МОКС - То

   THUH

   г/

   Фи.1