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

Описание патента на изобретение RU2179718C2

Изобретение относится к области теплофизических измерений.

Известен способ контроля теплофизических характеристик (ТФХ), состоящий в подводе теплового импульса от источника тепла, предварительно помещенного в эталонное тело, к исследуемому материалу и регистрации значений избыточных температур в одном из сечений эталонного и исследуемого тел в два заранее заданных момента времени (Авторское свидетельство 1117512 СССР, МКИ G 01 N 25/18, 1984).

Недостатком данного способа является необходимость внедрения в исследуемый образец термодатчика (термопары), то есть проведение разрушающего контроля.

Известен так же способ неразрушающего контроля ТФХ, заключающийся в импульсном тепловом воздействии по прямой линии на теплоизолированную поверхность исследуемого материала с последующей регистрацией момента наступления равенства избыточной температуры на заданном расстоянии от линии действия источника и разницы между избыточной температурой на линии действия источника и на заданном расстоянии от нее, на поверхности исследуемого материала (Авторское свидетельство 1728755 СССР, МКИ G 01 N 25/18, 1992).

Недостатком данного способа является относительно низкая избыточная температура в точках размещения термодатчиков, что приводит к снижению точности контроля ТФХ.

В известном техническом решении, наиболее близком к предлагаемому (авторское свидетельство 834480 СССР, МКИ G 01 N 25/18, 1979), осуществляют импульсное тепловое воздействие по прямой линии на теплоизолированную поверхность исследуемого материала (изделия) и фиксируется момент времени, когда отношение избыточных температур в двух разноотстоящих от источника точках поверхности исследуемого материала достигнет определенного наперед заданного значения.

Недостатком этого способа также является относительно низкая избыточная температура в точках размещения термодатчиков и, как следствие, низкая точность контроля ТФХ.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности контроля ТФХ.

Сущность предлагаемого способа заключается в совместном использовании точечного и линейного источников тепла, находящихся на расстоянии х друг от друга, и регистрации заданного отношения избыточных температур в точке действия точечного источника тепла и на линии действия линейного источника. Для этого на теплоизолированной поверхности исследуемого материала размещают нагреватель в виде прямой линии, а на расстоянии х от него точечный нагреватель. Для регистрации избыточных температур используют два термодатчика, расположение одного из которых совпадает с расположением точечного нагревателя, а расположение второго - с расположением линейного нагревателя, причем расстояние между термодатчиками равно х (см. чертеж). В момент начала измерений τ = 0 осуществляют импульсный нагрев поверхности исследуемого материала обоими нагревателями, причем точечный источник выделяет количество тепла Q, а линейный - количество тепла k•Q из расчета на единицу длины, где k - числовой коэффициент. После подачи тепловых импульсов регистрируют время τ0 наступления наперед заданного соотношения h = T10)/T20) температур в точках размещения термодатчиков и избыточную температуру T10) на линии действия линейного нагревателя.

Отношение h температур в точках на поверхности исследуемого материала рассчитывают по формуле

где k и ε - заданные постоянные, а коэффициенты тепло- и температуропроводности исследуемого материала - соответственно, по формулам:


Из соотношения (3) τ0 = ε/a, т.е. время наступления заданного отношения температур в контрольных точках пропорционально постоянной ε. Таким образом от выбора ε зависит степень оперативности контроля. Например, при ε = 1.25•10-6 время контроля для материалов с коэффициентом температуропроводности от 1•10-7 м2/с до 10•10-6 м2/c может составлять от 1,25 с до 12,5 с.

Коэффициент k регулирует меру влияния линейного нагревателя на формирование температурного поля на поверхности исследуемого материала по отношению к точечному. Чем больше k, тем больше влияние линейного источника на температуру в контрольных точках. В ходе машинного моделирования было установлено, что при k порядка 1000 линейный и точечный источники влияют на температуру в контрольных точках приблизительно в равной мере.

Похожие патенты RU2179718C2

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.
RU2181199C2
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 1999
  • Клебанов М.Г.
  • Фесенко А.И.
RU2179719C2
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 2000
  • Ищук И.Н.
  • Фесенко Т.А.
  • Обухов В.В.
RU2184952C2
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.
RU2184953C2
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 1999
  • Ищук И.Н.
  • Фесенко А.И.
RU2179717C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ 2003
  • Ищук И.Н.
  • Чудинов Ю.В.
  • Фесенко А.И.
RU2255329C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ И ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ВИДЕ СТЕРЖНЕЙ 2002
  • Ищук И.Н.
RU2222004C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ 2002
  • Ищук И.Н.
  • Фесенко А.И.
RU2226271C2

Реферат патента 2002 года СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области теплофизических измерений. На теплоизолированной поверхности исследуемого материала размещают точечный и линейный нагреватели и два термодатчика. В момент начала измерений нагреватели импульсно выделяют определенные количества тепла, после чего регистрируют время наступления заданного отношения температур в точках размещения термодатчиков. Расчет теплофизических характеристик производится на основании полученных данных согласно формулам, приведенным в описании. Технический результат - повышение точности контроля. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 179 718 C2

Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов, включающий в себя импульсное тепловое воздействие на теплоизолированную поверхность исследуемого материала и регистрацию времени наступления заданного отношения температур в двух контрольных точках поверхности, отличающийся тем, что совместно используют точечный и линейный источники тепла, находящиеся на расстоянии х друг от друга, при этом избыточная температура регистрируется двумя термодатчиками также находящихся на расстоянии х друг от друга, причем расположение одного из них совпадает с расположением точечного источника тепла, другого - с линией действия линейного источника тепла, а теплофизические характеристики рассчитывают по формулам


где λ и a - соответственно коэффициенты тепло- и температуропроводности;
Q - количество тепла, выделяемого точечным источником;
k и ε - заданные постоянные;
τ0 - время наступления заданного отношения температур в контрольных точках, отсчитанное от момента подачи тепловых импульсов;
х - расстояние между источниками тепла;
T10) - избыточная температура в точке действия точечного источника тепла.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2179718C2

Способ определения теплофизическихХАРАКТЕРиСТиК МАТЕРиАлОВ 1979
  • Фесенко Александр Иванович
  • Чернышов Владимир Николаевич
SU834480A1
Способ определения теплофизических характеристик материалов 1990
  • Фесенко Александр Иванович
  • Штейнбрехер Валерий Васильевич
  • Маташков Сергей Семенович
SU1728755A1
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ 1993
  • Муромцев Ю.Л.
  • Чернышов В.Н.
  • Сатина Е.В.
RU2084879C1
СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1991
  • Чернышов В.Н.
  • Чернышова Т.И.
RU2011977C1

RU 2 179 718 C2

Авторы

Клебанов М.Г.

Фесенко А.И.

Даты

2002-02-20Публикация

1999-11-22Подача