SU1661635A1 - Device for measuring thermal diffusivity - Google Patents
Device for measuring thermal diffusivity Download PDFInfo
- Publication number
- SU1661635A1 SU1661635A1 SU884609862A SU4609862A SU1661635A1 SU 1661635 A1 SU1661635 A1 SU 1661635A1 SU 884609862 A SU884609862 A SU 884609862A SU 4609862 A SU4609862 A SU 4609862A SU 1661635 A1 SU1661635 A1 SU 1661635A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- pulse
- input
- output
- heating
- counter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к теплофизическим измерени м и может быть использовано при исследовании и получении новых материалов, а также при тепловом неразрушающем контроле. Цель изобретени - повышение точности определени коэффициента температуропроводности за счет учета конечной длительности импульса нагрева и повышение производительности измерений. Устройство содержит импульсный источник нагрева, датчик температуры, четыре дифференциатора, два нуль-органа, RS-триггер, генератор импульсов, схему совпадений, счетчик импульсов, цифровой индикатор, регистратор импульса нагрева, два счетчика-делител частоты, регистр, цифровой компаратор. Устройство позвол ет произвести измерение коэффициента температуропроводности исследуемого образца в соответствии с выражением A = 0,09 L2/(TМП - MΤP), где L - толщина плоского исследуемого образцаThe invention relates to thermophysical measurements and can be used in the study and production of new materials, as well as in thermal non-destructive testing. The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the thermal diffusivity by taking into account the finite duration of the heating pulse and improving the measurement performance. The device contains a pulse heating source, a temperature sensor, four differentiators, two zero-organs, an RS flip-flop, a pulse generator, a coincidence circuit, a pulse counter, a digital indicator, a heating pulse recorder, two frequency divider counters, a register, a digital comparator. The device makes it possible to measure the thermal diffusivity of the sample under investigation in accordance with the expression A = 0.09 L 2 / (T MP - MΤ P ), where L is the thickness of the flat test sample
TМП - врем достижени первой производной хронологической термограммы максимального значени T MP is the time to reach the first derivative of the chronological thermogram of the maximum value.
ΤP - врем максимума плотности потока энергии импульса нагреваΤ P is the time of maximum density of the flow of energy of the heating pulse
M - коэффициент, учитывающий конечную длительность импульса нагрева. 2 ил.M - coefficient taking into account the final duration of the heating pulse. 2 Il.
Description
Изобретение относитс к теплофизиче- ским измерени м и может быть использова- но при исследовании и получении новых материалов, а также при тепловом неразрушающем контроле.The invention relates to thermophysical measurements and can be used in the research and production of new materials, as well as in thermal non-destructive testing.
Цель изобретени - повышение точности определени коэффициента темпе- ратуропроводности за счет учета конечной длительности импульса нагрева и повышение производительности измерений .The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the coefficient of thermal diffusivity by taking into account the finite duration of the heating pulse and improving the measurement performance.
На фиг.1 представлена функциональна схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы измерени температуры и плотности потока энергии импульса нагрева.Figure 1 shows the functional diagram of the device; 2 shows time diagrams for measuring the temperature and density of the energy flow of a heating pulse.
Устройство содержит импульсный источник 1 нагрева, исследуемый образец 2, датчик 3 температуры, первый 4 и второй 5 дифференциаторы 5, первый нуль-орган 6, триггер 7, генератор 8 импульсов, схему 9 совпадений, счетчик 10 импульсов, цифровой индикатор 11. регистратор 12 импульсов нагрева, третий дифференциатор 13, четвертый дифференциатор 14, второй нуль-орган 15, первый 16 и второй 17 Счетчики-делители частоты, регистр 18, цифONThe device contains a pulsed heating source 1, sample 2, temperature sensor 3, first 4 and second 5 differentiators 5, first zero-body 6, trigger 7, pulse generator 8, coincidence circuit 9, pulse counter 10, digital indicator 11. recorder 12 heating pulses, the third differentiator 13, the fourth differentiator 14, the second zero-body 15, the first 16 and the second 17 Counters frequency dividers, register 18, digitON
ЈJ
CSCS
ОABOUT
СПSP
ровой компаратор 19 и входную пусковую клемму 20,a level comparator 19 and an input trigger terminal 20,
Импульсный метод определени коэффициента температуропроводности заключаетс в импульсном нагреве лицевой поверхности плоского исследуемого образца . При этом регистрируетс крива нарастани температуры Т (т)(Т - температура, г- врем ) тыльной поверхности исследуемого образца (фиг.2). Если импульс нагрева мгновенный (теоретический д -импульс), то, измер врем достижени хронологической термограммой Т (т) какого-либо уровн , например уровн 0,5 Тмакс, определ ют коэффициент температуропроводности а образца по формулеThe pulsed method for determining the thermal diffusivity is a pulsed heating of the front surface of a flat test specimen. In this case, the curve of the increase in temperature T (t) (T is the temperature, r is the time) of the back surface of the test sample is recorded (Fig. 2). If the heating pulse is instantaneous (theoretical pulse), then measure the time to reach a level with a chronological thermogram T (t), for example, 0.5 Tmax, determine the thermal diffusivity of the sample using the formula
,139, 139
Т 1/2T 1/2
где L - толщина плоского исследуемого образца;where L is the thickness of the flat sample under study;
П/2 - врем достижени кривой Т (т)P / 2 - time to reach the curve T (t)
УРОВНЯ 0,5 Тмакс.vLEVEL 0.5 Tmax.v
В реальных услови х импульсы нагрева имеют конечную длительность и неучет этого факта ведет к по влению методических ошибок, особенно больших дл тонких образцов высокотемпературопроводных материалов . Например, дл импульсов нагрева ксеноновой лампы-вспышки получена расчетна формула, учитывающа конечную длительность и форму импульса нагрева:Under actual conditions, heating pulses have a finite duration and the neglect of this fact leads to the appearance of methodological errors, especially large for thin samples of high-temperature materials. For example, for heating pulses of a xenon flash lamp, a calculation formula was obtained that takes into account the final duration and shape of the heating pulse:
а 0,139a 0.139
(г 1/2 -1,28тр)(g 1/2 -1,28tr)
где Тр - врем максимума плотности потока энергии импульса нагрева Ф (г ) (фиг.2).where Tr is the time of the maximum energy flux density of the heating pulse F (g) (figure 2).
Форма импульса нагрева вли ет на вид вводимой поправки. Вместо характеристического времени п/2 может быть использова- но врем Гмп достижени первой производной хронологической термограммы Т (т} максимального значени .The shape of the heating pulse affects the type of correction introduced. Instead of the characteristic time p / 2, the time Hmp can be used to reach the first derivative of the chronological thermogram T (t} maximum value.
Дл мгновенного импульса нагрева выражение дл коэффициента температуропроводности в,этом случае имеет видFor an instantaneous heating pulse, the expression for the thermal diffusivity in this case is
а 0,09 12/тмп . and 0.09 12 / tmp.
Получено расчетное выражение дл температуропроводности, учитывающее конечную длительность импульса нагрева ксеноновой лампы-вспышки:The calculated expression for thermal diffusivity is obtained, taking into account the final duration of the heating pulse of a xenon flash lamp:
10ten
|5| 5
2020
2525
Именно с помощью этого математического выражени производитс определение коэффициента температуропроводности исследуемого образца в устрой- стве, которое измер ет врем It is with the help of this mathematical expression that the coefficient of thermal diffusivity is determined for the sample under study in a device that measures time.
(гмп - 1,7гр). Учет конечной длительности импульса нагрева позвол ет избавитьс от методической погрешности и тем самым повысить точность измерений. Определение за одно измерение комплекса(gmp - 1.7 g). Accounting for the finite duration of the heating pulse allows one to eliminate the methodological error and thereby increase the measurement accuracy. Definition for one measurement of the complex
(Тмп - 1,7гр ) позвол ет повысить производительность испытаний.(Tmp - 1.7 g) allows for improved test performance.
Устройство работает следующим образом (фиг.1).The device works as follows (figure 1).
После нажати кнопки Пуск световой поток импульсного источника 1 нагрева производит нагрев плоского исследуемого образца 2. Часть светового потока освещает регистратор 12 импульсов нагрева, запускаетс генератор 8 импульсов с частотоой f. Импульсы с выхода генератора 8 импульсов одновременно поступают на входы первого и второго счетчиков-делителей, коэффициенты делени частоты которых М и N соответственно наход тс в соотношени хAfter pressing the Start button, the luminous flux of the pulsed heating source 1 produces heating of the flat test sample 2. A portion of the luminous flux illuminates the recorder 12 of heating pulses, and a generator of 8 pulses is started with a frequency f. The pulses from the generator output 8 pulses simultaneously arrive at the inputs of the first and second counter-dividers, the frequency division factors of which are M and N, respectively, are in ratios
, ,
30thirty
где m - коэффициент при гр(выражени 2мЗ.where m is the coefficient at gr (expressions 2m3.
В момент Тр максимальной плотности потока энергии , котора попадает на регистратор 12 импульса нагрева, на выходе 35 второго нуль-органа 15 по вл етс импульс, который поступает на вход записи регистра 18, на вход данных которого поступает цифровой код с выхода первого счетчика-делител 16 частоты, равный значению Tf/(M/f), и запоминаетс в регистре 18. Так как коэф- фицент , то счетчики второго счетчика- делител 17 частоты продолжают счет импульсов до момента тср равенства цифровых кодов обоих счетчиков-делителей частоты , и так как цифровой код второго счетчика-делител частоты, в этот момент определ етс выражениемAt the time Tp of the maximum energy flux density, which reaches the heating pulse recorder 12, the output 35 of the second zero-body 15 appears a pulse that arrives at the input of the register record 18, the digital input code of the output of the first divider 16 frequencies equal to the value of Tf / (M / f), and stored in register 18. Since the coefficient, the counters of the second counter-frequency divider 17 continue counting pulses until the moment of tcr equality of the digital codes of both counters-frequency dividers, and so like digital code tue one of the counter-frequency divider, at this moment is determined by the expression
4040
4545
50tcp/( N/f ) , то50tcp / (N / f), then
(4)(four)
в момент тср на выходе компаратора 19 вырабатываетс сигнал начала счета импульсов , который поступает на S-вход RS-триггера 7. Таким образом, начина с момента времениat the moment tcr, the output of the pulse counting output is generated at the output of the comparator 19, which is fed to the S input of the RS flip-flop 7. Thus, starting from the moment of time
а 0,09a 0.09
( Тмп - 1J Тр)(Tmp - 1J Tr)
(3)(3)
N тср - -jyj- Тр - m Гр N tsr - -jyj- Tp - m Gy
(5)(five)
начинаетс прохождение импульсов счета с генератора 8 импульсов через схему 9 совпадений на вход счетчика 10 импульсов .the counting pulses begin to flow from the pulse generator 8 through the coincidence circuit 9 to the input of the pulse counter 10.
Тепловой поток от тыльной поверхности плоского исследуемого образца 2 поступает на датчик 3 температуры, выходкой сигнал которого, пропорциональный температуре тыльной поверхности плоского исследуемого образца 2, поступает через первый 4 и второй 5 дифференциаторы и нуль-орган 6 на R-вход RS-триггера 7 и устанавливает его в момент ъ-.п в состо ние запрета счета импульсов счетчиком 10 импульсов . В этот момент времени на цифоо- БОМ индикаторе 11 высвечиваетс значение временного промежутка ( «л.,п - m rp } . Выходной потенциал триггера 7 разрешает или запрещает прохождение импульсов счета с выхода генератора 8 импульсов через схему 9 совпадений на вход счетчика 10. Состо- ние счетчика 10 в момент времени ( Гмп - ттр ) фиксируетс и отображаетс цифровым индикатором 11.The heat flux from the rear surface of the flat test sample 2 is supplied to the temperature sensor 3, the output of which is proportional to the temperature of the rear surface of the flat test sample 2 through the first 4 and second 5 differentiators and the null organ 6 to the R input of the RS flip-flop 7 and sets it at the moment bp to the state of prohibiting the counting of pulses by the counter of 10 pulses. At this point in time, the digital display shows the value of the time interval ("l., N - m rp}. The output potential of the trigger 7 allows or prohibits the passage of counting pulses from the generator output 8 pulses through the coincidence circuit 9 to the counter 10 input. - The counting of the counter 10 at the time (Hmp - tpr) is recorded and displayed by the digital indicator 11.
Таким образом, устройство позвол ет определить скорректированное врем процесса теплопередачи ( Гмп - m гр), величина которого необходима дл определени более точного значени коэффициента тем- пературопроводности. Коэффициент m определ ет значение коэффициентов делени М и N счетчиков-делителей частоты. Устройство реализовано в виде комплекса аппара- туры, включающего в качестве источника импульсного нагрева лампу-вспышку, инфракрасный пирометр - датчик температуры и импульсный цифровой макетный блрк.Thus, the device makes it possible to determine the corrected heat transfer process time (Hmp - m g), the value of which is necessary to determine a more accurate value of the coefficient of thermal diffusivity. The coefficient m determines the value of the division factors M and N of the frequency divider counters. The device is implemented in the form of a set of equipment, including a flash lamp as a source of pulse heating, an infrared pyrometer — a temperature sensor and a pulse digital dummy block.
Коэффициент ,7 согласно выражению (3). При этом коэффициенты делени счетчиков-делителей частоты при частоте генераторов 8 МГц равны соответственно 1000 и 1700.Coefficient, 7 according to the expression (3). In this case, the division factors of the frequency divider counters at a frequency of 8 MHz generators are equal to 1000 and 1700, respectively.
00
5five
00
0 0
5five
5five
00
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884609862A SU1661635A1 (en) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | Device for measuring thermal diffusivity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884609862A SU1661635A1 (en) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | Device for measuring thermal diffusivity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1661635A1 true SU1661635A1 (en) | 1991-07-07 |
Family
ID=21411334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884609862A SU1661635A1 (en) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | Device for measuring thermal diffusivity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1661635A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589760C1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method of determining thermal diffusivity of thin layers of materials |
-
1988
- 1988-11-28 SU SU884609862A patent/SU1661635A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 913196. кл. G 01 N 25/18. 1982. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589760C1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method of determining thermal diffusivity of thin layers of materials |
RU2589760C9 (en) * | 2015-05-26 | 2016-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method of determining thermal diffusivity of thin layers of materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4162443A (en) | Speed measuring systems | |
SU1661635A1 (en) | Device for measuring thermal diffusivity | |
SU849478A1 (en) | Pulse discriminator | |
RU2090872C1 (en) | Device determining coefficient of thermal diffusivity | |
SU1516926A1 (en) | Method of measuring heat capacity | |
CN111521264B (en) | Rapid calculation method and device for pulse energy measurement | |
SU901851A1 (en) | Method of determination of thermal converter thermal lag index | |
SU789814A1 (en) | A.c. voltage amplitude digital meter | |
SU828121A1 (en) | Device for measuring capacitor capacitance | |
SU1711052A1 (en) | Method of testing heat-insulating material thermophysical characteristics | |
SU873106A1 (en) | Ultrasonic meter of solution relative density | |
SU945820A1 (en) | Device for measuring number of periods | |
SU800957A1 (en) | Method and device for determining time position of signals | |
SU454506A1 (en) | Digital ohmmeter | |
SU590636A1 (en) | Device for determining fuel injection pressure in internal combustion engine | |
SU1155871A1 (en) | Method of determining non-stationary temperature | |
JPH0650993A (en) | Method and apparatus for calibration of horizontal axis electronic graduation of oscilloscope | |
JPS5847425Y2 (en) | AC electrical equipment characteristics testing equipment | |
SU572260A1 (en) | Device for measuring cutaneous analyzer characteristis | |
SU1057876A1 (en) | Phase meter | |
SU732737A2 (en) | Device for measuring speed of ultrasonic waves | |
SU1422026A1 (en) | Device for measuring characteristic time of heat transfer process | |
SU411387A1 (en) | ||
SU789950A1 (en) | Method of graduating stroboscopic apparatus for measuring magnetic flux increment | |
SU767694A1 (en) | Device for measuring time intervals between arbitrary length pulses |