SU1695203A1

SU1695203A1 - Способ определени температуропроводности материалов

Info

Publication number: SU1695203A1
Application number: SU894726968A
Authority: SU
Inventors: Сергей Григорьевич Горинский
Original assignee: Свердловский инженерно-педагогический институт
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1991-11-30

Description

1

(21)4726968/25 (22) 02.08.89 (46)30.11.91.Бюл. №44 (71) Свердловский инженерно-педагогический институт (72)С.Г.Горинский

(53)698.8 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1226235, кл. G 01 N 25/18, 1984.

Авторское свидетельство СССР №1073662, mi. G 01 N25/18, 1982.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ

(57)Изобретение относитс к технической физике и решает задачу определени тем- пературопроводности твердых тел, а также неразрушающего контрол образцов. Цель изобретени - упрощение способа и повышение производительности. Дл этого нагревают исследуемые образцы точечным источником энергии, измер ют тепловое излучение от поверхностей образцов датчи- 1

ком температуры при относительном перемещении по пр мой линии образцов и датчика , жестко св занного источником энергии, сканируют тепловое излучение от поверхностей исследуемых образцов датчиком температуры со сканирующей системой по пр мой, пересекающей линию нагрева на фиксированном рассто нии от точки нагрева под пр мым углом, измер ют амплитуды импульсных сигналов датчика, возникающих при сканировании, дополнительно измер ют рассто ние между точкой нагрева и линией сканировани , скорость перемещени точечного источника тепловой энергии относительно образцов, опре-. дел ют зависимость между координатой точки визировани и фазой колебани сканирующей системы, измер ют длительность импульсных сигналов датчика температуры на уровне, составл ющем фиксированную часть от амплитуды импульсных сигналов, после чего определ ют температуропроводность. 2 ил.

Изобретение относитс к технической физике и может быть использовано при определении теплофизических свойств твердых тел, а также дл неразрушающего активного теплового контрол материалов и изделий.

Цель изобретени -упрощение способа и повышение производительности.

На фиг.1 представлена схема устройства , реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - график температурного профил .

Устройство состоит из подвижной платформы 1, св занной с приводом 2 платформы , сосредоточенного источника 3 тепловой

энергии, радиометра 4, снабженного скани- . рующей системой 5. Выход радиометра 4 соединен последовательно с усилителем 6, амплитудным детектором 7. Выход амплитудного детектора 7 соединен через делитель 8 напр жени с одним из входов компаратора 9. с вторым входом которого соединен выход усилител 6. Выход компаратора подсоединен к входу измерител 10 длительности пр моугольных импульсов, к выходу которого подсоединен регистратор 11.

Подвижна платформа 1 представл ет собой пр моугольную пластину, располо0

ю ел го

о

GJ

женную на двух параллельных направл ющих . В пластине имеетс пр моугольное окно , обеспечивающее нагрев и измерение температуры нижних поверхностей исследуемых образцов 12, располагаемых на платформе 1. Привод 2 платформы представл ет собой электрический реверсивный двигатель со схемой управлени , обеспечивающей через винтовую передачу перемещение платформы в двух направлени х со скоростью 1-10 мм/с.

Способ осуществл ют следующим образом .

Измер ют скорость перемещени подвижной платформы V, рассто ние между точкой нагрева и линией сканировани Х0.

Исследуемые образцы 12 располагают на подвижной платформе и включают привод 2 платформы. При перемещении платформы происход т нагрев образцов сосредоточенным источником 3 тепла и измерение теплового излучени по линии, перпендикул рной линии нагрева, с помощью радиометра 4 со сканирующей системой 5. На выходе радиометра 4 формируетс периодическа последовательность импульсных сигналов. Усиленный усилителем б сигнал попадает на амплитудный детектор, формирующий посто нное (HJ{IH медленно мен ющеес ) напр жение, ра вное амплитуде УМакс, которое через делитель 8 напр жени с коэффициентом & 0,5 подаетс на один из входов компаратора 9. На второй вход компаратора 9 поступает напр жение с выхода усилител 6. Компаратор 9 сравнивает эти два напр жени и формирует импульсы, длительность положительной части которых равна длительности импульсов с выхода усилител 6 на половине их высоты. Измеритель 10 длительности пр моугольных импульсов, представл ющий в данной схеме параметрический стабилизатор амплитуды импульсов и сглаживающий фильтр, преобразует длительность импульсов в посто нное (или медленно мен ющеес ) напр жение, которое регистрируетс самопишущим регистратором 11.

На основании записанного на диаграммной ленте регистратора 11 значени на- пр жени измер ют длительность импульсов на половине их высоты и по этой длительности определ ют ширину А у температурного профил на уровне (О от максимального значени температуры, а температуропроводность рассчитывают по формуле, полученной на основании решени уравнени теплопроводности при условии нагрева полубесконечного твердого

тела подвижным точечным источником энергии посто нной мощности

--Ь (41J/ZX0)2

а vy.

F Еч((лу/гх0Г

где a - температуропроводность,

Известно, что при нагреве поверхности полубесконечного тела точечным источником тепла избыточна температура в в точке поверхности тела с координатами (х, у) в системе координат с центром в точке нагрева и ocjbio X, направленной по вектору скорости V, определ етс формулой

Их.у)(-1х|, (f)

где q - мощность точечного источника тепла;

А- теплопроводность;

V -скорость перемещени .

Если точку измерени температуры перемещать по пр мой линии, пересекающей линию нагрева под пр мым углом на рассто нии Х0 от точки нагрева, то зависимость избыточной температуры от координаты будет иметь вид, приведенный на фиг.2. Максимальное значение #макс избыточной температуры наблюдгетс на оси х:

Рмакс -

(2)

2 .тгАхо

Если провести пр мую линию на уровне 0 вмакс и, (& 1 ) - то она пересечет профиль избыточной температуры в точках + Усу, - (фиг.2.). В этих точках должно выполн тьс условие

0(Хо,Уа)Н&,акс.(3)

С учетом (1) отсюда можно получить уравнение

Яг у . i-;-г1 л

. и

реша которое, можно получить указанную формулу дл определени температуропроводности .

Claims

При посто нных значени х хо, Ч и Дли тельности импульсов на фиксированном уровне от амплитуды шкалу регистратора 11 можно непосредственно проградуиро- вать в единицах температуропроводности. Формула изобретени Способ определени температуропроводности материалов, включающий нагрев исследуемого образца точечным источником тепловой энергии, измерение теплового излучени от образца датчиком температуры, жестко св занным с источником , при относительном перемещении образца и датчика с источником излучени с

посто нной скоростью путем сканировани датчиком поверхности образца по линии , пересекающей линию нагрева под пр мым углом на фиксированном рассто нии от точки нагрева, отличающийс тем, что, с целью /прощени способа и повышени производительности, сканирование провод т периодически, измер ют длительность возникающих импульсных сигналов датчика температуры на уровне, составл ющем фиксированную часть от амплитуды импульсных сигналов, после чего температуропроводность определ ют по формуле

/2/г

Фиг /

I -т| 1 (4у/2х0)2

.

0

2

(

где а - температуропроводность;

V - скорость перемещени точечного источника энергии относительно образцов;

XQ - рассто ние между точкой нагрева и линией сканировани ;

о)- относительный уровень, на котором измер етс длительность импульса;

А у - ширина температурного профил на уровне (о от максимального значени температуры, определ ема по измеренной длительности импульсных сигналов датчика на этом уровне.

1

мЪкс

Фиг.2