SU1267241A1

SU1267241A1 - Способ комплексного определени теплофизических характеристик материала

Info

Publication number: SU1267241A1
Application number: SU843827262A
Authority: SU
Inventors: Вадим Петрович Алексеев; Сергей Ефимович Биркган; Юрий Николаевич Бурцев; Александр Степанович Рудый; Софья Натановна Шехтман
Original assignee: Ордена Ленина институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова; Ярославский государственный университет
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1986-10-30

Abstract

Изобретение относитс к области теплофизических измерений и может быть использовано дл исследовани теплофизических характеристик материалов в широком диапазоне температур. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений, упрощение процессов измерени и обработки результатов . Цель достигаетс тем, что образец исследуемого материала включают в автоколебательную систему. Измен ют , коэффициент усилени системы и возбуждают в ней автоколебани на первой резонансной частоте образца. По частоте автоколебаний определ ют температуропроводность, а по критическому значению коэффициента усилени , содержащегос в системе дифференциального усилител j - теплопроводность материала. 3 Ш1.

Description

N9

Од

to

i4

Изобретение относитс к теплофизическим измерени м и может быть использовано при исследс5вании теплофйзических характеристик веществ и материалов в широком диапазоне температур .

Цель изобретени - повышение точности измерений.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - пример расположени образца материала между нагревателем и термочувствительном эле .ментом; на фиг.З - принципиальна схема устройства.

Устройство содержит нагреватель 1 исследуемый материал 2, термочувствительньй элемент .(например термопару ) 3, дифференциальньй усилитель 4 с регулируемым коэффициентом усиле ,ни , регулируемый источник 5 опорног напр жени и измеритель частоты 6 (например самопишущий потенциометр). Дл прив зки процесса измерений к определенной температуре часть поверхности образца материала привод т в тепловой контакт с термостатом (зона на фиг.2).

Термочувствительный элемент 3 через входной резистор R$ соединен с инвертирующим входом дифференциального усилител 4. К неинвертирующему входу усилител через резистор RS подключен регулируемый источник 5 опорного напр жени . Выход усилител 4 соединен с измерителем частоты 6 непосредственно и через диод - с нагревателем 1, который с термочувствительным элементом 3 св зан через исследуемый материал 2. Элементы 1,2,3 и 4 образуют замкнутую автоколебательную систему.

Способ реализуетс следующим образом .

На неинвертирующий вход усилител 4 от источника 5 подают напр жение питани . На инвертирующий вход поступает температурный сигнал от термочувствительного элемента. При неизменном коэффициенте усилени усилител в образце вскоре устанавливаетс стационарное распределение температуры , так как разность напр жений сигналов.от источника 5 и элемента 3 от квадрата которой зависит мощность, вьщел ема на нагревателе, стремитс к посто нной величине. После выхода на стационарный режим необходимо зафиксировать с помощью измерител 6 отсутствие колебаний в системе с тем, чтобы исключить возможность измерений не на первой собственной частоте колебаний системы.

Затем монотонно увеличивают тепловой поток, поступающий от нагревател путем увеличени коэффициента преЪбразовани температурного сигнала от образца в величину вькодной мощности

нагревател . Этот процесс осуществл етс путем увеличени коэффициента усилени дифференциального усилител при посто нной величине выходного напр жени источника 5. При достижеНИИ критического значени коэффициента усилени в измерительной системе возникают автоколебани . В момент возникновени автоколебаний измер ют их частоту и коэффициент усилени

(коэффициент преобразовани температурного сигнала от образца) дифференциального усилител .

Регулированием величины выходного напр жени источника 5 создают требуемый дл конкретных измерений градиент температуры в образцах исследуемых материалов.

Коэффициент температуропроводнос ,ти определ ют из соотношени

О. .

где частота автоколебани ;

первый корень характеристикоуравнени

chOcosO-chOsini) ch cosO- -ch)sinO в1г(х)со8(хГоТсЬ(хЭ )81п(хГ) )

где Хв - рассто ние между термочувствительным элементом и нагревателем .

Коэффициент теплопроводности определ ют из соотношени

J 4K2«Uo

з Щ+в)

где KO - критический коэффициент усилени ; «- коэффициент термоЭДС;

Uo - величина опорного напр жени ;

S - площадь нагревател ; R - сопротивление нагревател .

ч ohO cos Oj -shDi sin,

В shTxj 5, Т cos (хр 5 )

55 По сравнению сизвестным способом предлагаемый способ позвол ет снизить относительную погрешность измерений в 2-4 раза.

Claims

Формула изобретени

Способ комплексного определени теплофизических характеристик материала , заключающийс в подаче теплового потока на образец исследуемого материала и измерении частоты колебаний в измерительной системе, содержащей последовательно соединенные нагреватель , образец и термочувствительньш элемент, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, измерени провод т в системе, дополнительно содержащей дифференциальный усилитель, св занный инвертирующим входом с термочувствительным элементом , и выходом с нагревателем, измен ют коэффициент усилени дифференциального усилител до по влени в системе автоколебаний на резонансной частоте образца, измер ют частоту автоколебаний, критический коэффициент усилени и определ ют коэффициенты температуропроводности q и теплопроводности j материала по формулам

,.

2l

где Ofl- частота автоколебаний;

О,- первый корень характеристического уравнени

chOcosi);;chi)sin chOcosOish sinO shU«5) cos() сЬ(хГ1Г)81п(

где Ко - рассто ние термочувствительного элемента от нагревател ,

, . SRB(4+BT

„„ о i) chi)iCosD,-shi)« sinij,

1ш: :гсога: :г

Ко - критический коэффихщент усилени ;

(- коэффициент термоЭДС термочувствительного элемента; Uo опорное напр жение; S - площадь нагревател ; R - сопротивление нагревател .

Фи.1

фиг. 2