СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2002 года по МПК G01N25/18 

Описание патента на изобретение RU2179717C2

Изобретение относится к технической физике, в частности к теплофизическим измерениям. Область применения - контроль качества теплоизоляционных покрытий.

Существует импульсный способ определения теплофизических характеристик материалов (ТФХ), состоящий в импульсном тепловом воздействии по прямой линии на поверхность образца и регистрации момента времени τ1, когда соотношения температур в двух точках x1 и x2 будет удовлетворять заданному значению (авторское свидетельство СССР 834480, кл. G 01 N 25/18, 1979).

Недостатком этого способа является низкая помехозащищенность т.к. измерительная информация определяется как мгновенное значение температуры в один момент времени.

Известен также способ, наиболее близкий к данному техническому решению определения ТФХ, состоящий в импульсном тепловом воздействии по прямой линии на поверхность исследуемого тела, измерении температуры в точке поверхности тела, фиксировании интегрального во времени значения температуры с момента подачи теплового импульса до момента наступления максимума температуры, измерении момента времени, когда интегральное во времени значение температуры после наступления максимума температуры станет равным значению зафиксированной интегральной по времени температуры (авторское свидетельство СССР 1124209, кл. G 01N 25/18, 1983).

Недостатком этого способа является большое энергопотребление источником тепла и значительная погрешность определения наступления максимума температуры.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения ТФХ материалов.

Сущность изобретения заключается в следующем: на теплоизолированной поверхности исследуемого материала помещают точечный импульсный источник тепла, выделяющий количество тепла, равное Q. После подачи теплового импульса фиксируют интегральные во времени значения температур I1, I2 точках поверхности исследуемого тела, расположенных на расстоянии r1 и r2 от источника тепла (причем r2=2r1). При наступлении наперед заданного соотношения интегральных значений температур I1/I2, равного числу en/2, ТФХ материалов определяют по формулам:


a - коэффициент температуропроводности;
τ - момент наступления наперед заданного соотношения интегральных во времени температур;
r1 - расстояние между источником тепла и соответствующим термодатчиком;
λ - коэффициент теплопроводности;
Q - количество тепла выделяемого точечным источником тепла;
I1 - интегральное во времени значение температуры в точке r1;
Ф(х) - интеграл вероятности для
n - целое наперед заданное число.

Приведенные формулы получают на основании следующих рассуждений. Для полуограниченного тела величина избыточной температуры при воздействии импульса тепла бесконечно малой длительности от точечного источника расположенного на его поверхности описывается выражением:
τ>0, (3) (3)
интегральные значения температур I1, I2 в точках на расстоянии r1 и r2 от источника тепла в момент времени τ находят по формуле:

где интеграл вероятности.

Используя данные выражения, получают формулу для определения коэффициента температуропроводности (1), подставив найденное значение коэффициента температуропроводности в выражение (4) получают формулу для определения коэффициента теплопроводности (2).

На фиг. 1 показана схема реализации предлагаемого способа. На теплоизолированной поверхности исследуемого материала 1, помещают точечный импульсный источник тепла 2, выделяющий количество тепла равное Q. На расстоянии r1 и r2 от источника тепла располагают два термодатчика 3 и 4 (причем r2= 2r1). После подачи теплового импульса в точках поверхности исследуемого материала фиксируют интегральные во времени значения температур до момента наступления заранее заданного соотношения, равного числу en/2.

Для предлагаемого способа на персональном компьютере производилось машинное моделирование процессов определения интегральных во времени значений температур при Q= 0,1 Дж; a=5•10-7 м2/c; λ = 0.1Вт/м•K; r1=1,5•10-3; n=3 - фиг. 2 (а); n=5 - фиг. 2(б). Следовательно, чем больше n, тем меньше время измерений.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить точность измерения ТФХ материалов, повысить быстродействие, уменьшить энергопотребление источником тепла.

Похожие патенты RU2179717C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 2000
  • Клебанов М.Г.
  • Обухов В.В.
  • Фесенко Т.А.
RU2192000C2
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 1999
  • Клебанов М.Г.
  • Фесенко А.И.
RU2179718C2
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 1999
  • Клебанов М.Г.
  • Фесенко А.И.
RU2181199C2
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 2000
  • Ищук И.Н.
  • Фесенко Т.А.
  • Обухов В.В.
RU2184953C2
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 2000
  • Клебанов М.Г.
  • Обухов В.В.
  • Фесенко Т.А.
RU2184954C2
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 2000
  • Ищук И.Н.
  • Фесенко Т.А.
  • Обухов В.В.
RU2184952C2
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 1999
  • Клебанов М.Г.
  • Фесенко А.И.
RU2179719C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ 2003
  • Ищук И.Н.
  • Чудинов Ю.В.
  • Фесенко А.И.
RU2255329C1
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 1996
  • Ищук И.Н.
  • Фесенко А.И.
RU2150694C1
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 1996
  • Ищук И.Н.
  • Фесенко А.И.
RU2149389C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 179 717 C2

Реферат патента 2002 года СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

Способ относится к импульсным методам неразрушающего контроля. На теплоизолированной поверхности исследуемого материала помещают точечный импульсный источник тепла. После подачи теплового импульса измеряют соотношения интегральных во времени значений температур в двух точках поверхности исследуемого тела до момента наступления наперед заданного значения. Технический результат - повышение точности измерения, повышение быстродействия и уменьшение энергопотребления. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 179 717 C2

Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов, заключающийся в использовании импульсного нагрева поверхности теплоизолированного исследуемого материала и измерении интегральных во времени значений температур, отличающийся тем, что применяют точечный источник тепла и два датчика температуры, расположенных на расстоянии r1 и r2 от источника тепла, при измерении времени выполнения наперед заданного соотношения интегральных во времени значений температур искомые теплофизические характеристики материалов рассчитывают по формулам


где а - коэффициент температуропроводности;
τ - момент наступления наперед заданного соотношения интегральных во времени температур, равного
r1 - расстояние между источником тепла и соответствующим термодатчиком, причем r2= 2r1;
λ - коэффициент теплопроводности;
Q - количество тепла, выделяемого точечным источником тепла;
I1 - интегральное во времени значение температуры;
Ф(х) - интеграл вероятности для
n - целое наперед заданное число.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2179717C2

Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления 1983
  • Рожнова Татьяна Ивановна
  • Чернышов Владимир Николаевич
SU1124209A1
Способ определения теплофизическихХАРАКТЕРиСТиК МАТЕРиАлОВ 1979
  • Фесенко Александр Иванович
  • Чернышов Владимир Николаевич
SU834480A1
Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления 1984
  • Чернышов Владимир Николаевич
  • Рожнова Татьяна Ивановна
SU1201742A1
АРУТЮНОВ Б.А
и др
Неразрушающие способы определения теплофизических характеристик материалов методом мгновенного источника тепла
Инженерно-физический журнал
Электрическое сопротивление для нагревательных приборов и нагревательный элемент для этих приборов 1922
  • Яковлев Н.Н.
SU1997A1
Деревянный торцевой шкив 1922
  • Красин Г.Б.
SU70A1

RU 2 179 717 C2

Авторы

Ищук И.Н.

Фесенко А.И.

Даты

2002-02-20Публикация

1999-09-13Подача