SU922601A1

SU922601A1 - Device for investigating thermal properties of materials

Info

Publication number: SU922601A1
Application number: SU802877060A
Authority: SU
Inventors: Николай Александрович Рубцов; Юрий Саакович Даниэлян; Алексей Алексеевич Емельянов; Владимир Сергеевич Зайцев; Виталий Иванович Лунев
Original assignee: Институт теплофизики СО АН СССР; Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Гипротюменнефтегаз"
Priority date: 1980-01-30
Filing date: 1980-01-30
Publication date: 1982-04-23

Description

(5) УСТРОЙСТВО дл ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИАТЕРИАЛОВ(5) DEVICE FOR INVESTIGATING THE THERMAL PROPERTIES OF IATERIALS

1one

Изобретение относитс к тепловым испытани м, а именно к определению термических свойств материалов при тепловых воздействи х. Известно устройство дл исследовани термических свойств материалов, содержащее источник нагрева плоский нагреватель, предназначенный дл размещени между двум образцами из исследуемого материала СП.Устройство предъ вл ет высокие требовани к качеству обработки поверхности материала, точность его ограничена из-за несовершенства термического контакта между нагревате лем и образцом.The invention relates to thermal testing, in particular to the determination of the thermal properties of materials under thermal effects. A device for studying the thermal properties of materials is known, which contains a heating source and a flat heater designed to be placed between two samples of the material under study. The device makes high demands on the quality of the surface treatment of the material, its accuracy is limited due to the imperfection of the thermal contact between the heater and by sample.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл исследова- . ни термических свойств материалов, содержащее оптический отражатель с источником лучистой энергии в .его фокусе 2.Closest to the present invention is a device for research. Neither the thermal properties of materials containing an optical reflector with a source of radiant energy in its focus 2.

Недостатком устройства вл етс ограниченна область применени изза невозможности регистрации количества тепла, поглощаемого объектом исследовани , невозможность неразру шающего контрол из-за необходимости изготовлени и размещени внутри устройства образца определенных конечных размеров. The disadvantage of the device is the limited scope due to the impossibility of recording the amount of heat absorbed by the object of study, the impossibility of non-destructive control due to the need to manufacture and place within the device a sample of certain finite dimensions.

Цель изобретени - расширение области применени и повышение точности .The purpose of the invention is to expand the scope and improve accuracy.

10ten

Указанна цель достигаетс тем, что устройство дл исследовани термических свойств материалов, содержащее оптический отражатель с источником лучистой энергии и отIS верстием дл вывода энергии на объект испытаний, снабжено двум регистраторами излучени , приемна поверхность одного регистратора обращена в сторону отверсти ,а второго - в сто20 рону источника лучистой энергии.This goal is achieved by the fact that a device for studying the thermal properties of materials containing an optical reflector with a source of radiant energy and an informational output to transfer energy to the test object is equipped with two radiation recorders, the receiving surface of one recorder is facing toward the aperture, and the second is facing sideways. source of radiant energy.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

Устройство содержит корпус 1 оптический , например параболический отражатель 2, источник 3 лучистой энергии (лампа накаливани ), установленный в фокусе оптического отражател 2, систему регулировани мощности нагревател , систему определени доли потерь энергии излучени , состо щую из волоконных световода 5 дл приема падающей и светавода 6 дл приема отраже1 1ой лучистой энергии, фотодиодов 7 и 8 усилител и регистрирующего прибора 9 датчик 10 температуры, установленный в центре на исследуемом материалё 11 и регистрирующий прибор 12.The device comprises an optical body 1, for example, a parabolic reflector 2, a source of radiant energy 3 (incandescent lamp) installed in the focus of the optical reflector 2, a heater power control system, a system for determining the fraction of radiation energy losses consisting of optical fibers 5 for receiving the incident light and the light guide 6 for receiving a reflection of the 1st radiant energy, photodiodes 7 and 8 of the amplifier and the recording device 9, a temperature sensor 10 mounted in the center on the material under study 11 and a recording device 12.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Устройство отверстием дл вывода лучистой энергии в теплоизолиров ном корпусе 1) помещаетс на поверх ность исследуемого материала 11,вкл чаетс источник 3 лучистой энергии при помощи системы регулировани мощности нагревател устанавливаетс нужный режим излучени , который определ етс чувствительностью усилител и регистрирующего прибора 9Энерги от источника 3 лучистой эне гии направл етс оптическим отражателем 2 на поверхность исследуемого материала 11. Энерги излучени , падающа на поверхность материала, известна из предварительной градуировки прибора по модели абсолютно черного тела. Не вс энерги излучени , падающа на поверхность материала, вызывает его нагрев. Только часть этой энергии проходит через поверхность материала и поглоща сь в его объем вызывает рост температуры. Друга часть тер етс при отражении от поBepxHWP и, следовательно, не вызывает нагрева материала. Дол потер нной энергии определ етс при помощи системы волоконных световодов 5,6 фотодиодов 7 и В усилител и (Регистрирующего прибора 9. Эта система работ йет следующим образом/ Во входное окно световода 5 поступает поток теплового излучени Е, падающего на поверхность материала.A device with a hole for outputting radiant energy in a thermally insulated housing 1) is placed on the surface of the material under study 11, the source 3 of radiant energy is switched on using the heater power control system to set the desired radiation mode, which is determined by the sensitivity of the amplifier and recording instrument 9Energy from the source 3 radiant energy is directed by the optical reflector 2 to the surface of the material under study 11. The radiation energy incident on the surface of the material is known from the Flax graduation of the device according to the black body model. Not all the radiation energy falling on the surface of the material causes it to heat. Only a fraction of this energy passes through the surface of the material and, when absorbed into its volume, causes an increase in temperature. The other part is lost upon reflection from BepHHP and, therefore, does not cause the material to heat. The fraction of the lost energy is determined using a system of optical fibers 5,6 photodiodes 7 and B amplifier and (Recording device 9. This system works as follows) The heat radiation flux E incident on the surface of the material enters the input window of the light guide 5.

фотодиод 7 преобразует световой сигнал в электрический и при помощи усилител и регистрирующего прибора 9 фиксируетс уровень электрического сигнала U. Во входное, окно световода 6 (можно использовать рассеивающий фильтр, расположенный у световода, дл интегрировани по углам отраженного излучени ) поступает поток теплового излучени отР отрэ кенный от поверхности. Фотодиод 8 преобразует световой сигнал в электрический и при помощи усилител и регистрирующего прибора 9 фиксируетс уровень электрического сигнала - ЕОТР- Подключение фотодиодов 7 и 8 на вход усилител осуществл етс периодически.The photodiode 7 converts the light signal into an electrical signal and, using an amplifier and a recording device 9, fixes the level of the electrical signal U. The optical radiation window 6 (you can use a diffusing filter located near the fiber to integrate the angles of reflected radiation) kenny from the surface. The photodiode 8 converts the light signal into an electrical signal and, using an amplifier and a recording device 9, fixes the level of the electrical signal - EOTR- The photodiodes 7 and 8 are connected to the input of the amplifier periodically.

Claims

The device can be used for non-destructive (without taking a sample) the study of such thermal characteristics of materials as thermal conductivity, heat capacity, heat capacity, etc. It can be used in field trials and in quality control of the finished product. An apparatus for examining the thermal properties of materials, comprising an optical reflector with a source of radiant energy and an opening for outputting energy to a test volume, characterized in that, in order to broaden the field of application and improve accuracy, it is packed with two radiation recorders, the receiving surface of one recorder facing the hole, and the second - in the direction of the source of radiant energy. Sources of information taken into account in the examination 1. A.Dmitrovich D. Determination of the thermophysical properties of building materials. M, Gosstroyizdat, 19bZ, with. 78-81.

2. Thermal dilatometer model DL-1500. Prospectus of the Ukrainian firm ULVAK-RICO (prototype).