СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2009 года по МПК G01N25/18 

Известен способ бесконтактного контроля теплофизических свойств материалов (авт. св. СССР № 1481656, кл. G01N 25/18, 1987 г.), в котором на поверхность исследуемого тела воздействуют точечным источником тепла, перемещаемым по прямой линии с постоянной скоростью, регистрируют избыточные температуры в точках поверхности с некоторым отставанием на той же линии и на параллельной ей и по величине контролируемых избыточных температур вычисляют искомые теплофизические свойства.

Недостатком этого способа является невысокая точность определения искомых свойств, так как в процессе эксперимента не учитывается влияние на результаты измерений тепловых потерь в окружающую среду за счет конвективного и лучистого теплообмена от нагретой поверхности исследуемого объекта, потерь за счет поглощения части энергии точечного источника тепла (лазерного луча) промежуточной средой между источником тепла (лазером) и исследуемым объектом, а также потерь за счет отражения части энергии лазерного луча от поверхности исследуемого объекта, что обуславливает дополнительную погрешность в результатах измерения. Кроме того, необходимость изменения расстояния между термоприемником и источником тепла в процессе эксперимента с использованием механических блоков и узлов, связывающих термоприемник и источник, и последующее измерение расстояния между ними вносит дополнительную погрешность в определение искомых теплофизических свойств материалов, что в итоге приводит к уменьшению точности конечных результатов измерений.

Известен способ бесконтактного измерения теплофизических свойств материалов (патент РФ № 2011977, кл. G01N 25/18, 1994 г.), заключающийся в воздействии на поверхность тела точечным подвижным источником определенной мощности, измерении избыточной предельной температуры нагреваемой поверхности в точках поверхности тела, движущихся со скоростью источника по линии его движения и на параллельной ей линии, изменении расстояния между точкой контроля температуры и центром пятна нагрева источника, регистрации взаимного положения точек подвода теплоты и измерения температур и вычислении по полученным данным искомых величин.

Недостатком этого способа является то, что он учитывает в результатах измерения только тепловые потери с поверхности исследуемых объектов в окружающую среду за счет конвективного и лучистого теплообмена и не учитывает потери тепловой мощности за счет поглощения промежуточной средой при прохождении через нее излучения от источника тепла к исследуемому объекту, а также потери тепловой мощности за счет отражения части теплового луча от поверхности исследуемых изделий ввиду отличия их коэффициента поглощения от единицы. А так как для большинства твердых материалов коэффициент поглощения гораздо меньше единицы, то это вносит дополнительную погрешность в результаты измерения искомых теплофизических свойств. Кроме того, наличие между источником тепла и приемниками механически подвижных узлов, необходимых для изменения расстояния между ними в процессе эксперимента, приводит к дополнительным погрешностям, обусловленным свойственными для механических узлов погрешностями (люфтами, механическим дребезгом, зазорами и т.д.), что в конечном итоге ведет к уменьшению точности определения теплофизических свойств материалов.

Известен способ бесконтактного измерения теплофизических свойств материалов (патент РФ № 2168168, кл. G01N 25/18, 2001 г.), в котором на поверхность исследуемого тела воздействуют точечным подвижным источником тепла определенной мощности, регистрируют двумя термоприемниками избыточные температуры в точках поверхности, движущихся со скоростью источника по линии его движения и по параллельной ей линии, изменяют расстояние между первой точкой контроля температуры и центром пятна нагрева источника, регистрируют расстояние между точками подвода тепла и измерения температур и по полученным данным вычисляют искомые теплофизические свойства.

Недостатком способа является невысокая точность определения теплопроводности, так как в ее расчетной формуле не учитывается влияние тепловых потерь в окружающую среду за счет поглощения части энергии точечного источника тепла (лазерного луча) промежуточной средой между источником тепла (лазером) и исследуемым объектом, а также потерь за счет отражения части энергии лазерного луча от поверхности исследуемого объекта. Кроме того, в процессе эксперимента при изменении мощности источника тепла в два раза неполностью учитываются тепловые потери за счет конвективного и лучистого теплообмена нагретой поверхности исследуемого объекта с окружающей средой. Следует также отметить, что необходимость изменения расстояния между термоприемником и источником тепла в процессе эксперимента с использованием механических блоков и узлов, связывающих термоприемник и источник, и последующее измерение расстояния между ними вносит дополнительную погрешность в определение искомых теплофизических свойств материалов, что в итоге приводит к уменьшению точности конечных результатов измерений.

За прототип принят способ бесконтактного измерения теплофизических свойств материалов (патент РФ № 2211446, кл. G01N 25/18, 2003 г.), заключающийся в воздействии на поверхность исследуемого тела точечным подвижным источником тепла определенной мощности, измерении двумя термоприемниками избыточных температур нагреваемой поверхности в точках поверхности тела, движущихся со скоростью источника по линии его движения и по параллельной ей линии, изменении мощности источника тепла на определенную величину и проведении аналогичных измерительных процедур, в котором определяют коэффициент, равный произведению коэффициентов степени черноты поверхности исследуемого образца и прозрачности окружающей среды, разделяющей поверхность исследуемого образца и измерительную головку, и учитывают потери тепла с нагреваемой поверхности за счет конвективного и лучистого теплообмена с окружающей средой.

Недостатком способа-прототипа является недостаточно высокая точность определения теплофизических свойств исследуемых материалов, обусловленная тем, что в процессе измерений учет тепловых потерь в окружающую среду осуществляется с большой погрешностью из-за приближенного определения в прототипе площади теплоотвода участка с поверхности исследуемых тел.

Техническая задача изобретения - повышение точности определения теплофизических свойств материалов.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов, состоящем в воздействии на исследуемый образец тепловыми импульсами от точечного подвижного источника энергии, осуществлении с помощью оптического затвора частотно-импульсной модуляции лазерного луча, измерении двумя термоприемниками избыточных температур нагреваемой поверхности в точках поверхности образца, движущихся со скоростью источника по линии его движения и по параллельной ей линии, увеличении частоты подачи тепловых импульсов до тех пор, пока измеряемая первым термоприемником избыточная температура не станет равной первому заданному значению, измерении полученного значения частоты следования тепловых импульсов и избыточной температуры, контролируемой вторым термоприемником, увеличении частоты нанесения тепловых импульсов до тех пор, пока измеряемая первым термоприемником избыточная температура не станет равной второму заданному значению, величина которой в два раза выше первого, измерении полученного значения частоты следования тепловых импульсов, вначале первым термоприемником измеряют температуру имитатора «абсолютно черного тела», затем этим же термоприемником измеряют температуру исследуемого образца, после чего по полученным результатам определяют коэффициент, учитывающий значения степени черноты поверхности исследуемого образца и прозрачности окружающей среды, разделяющей поверхность исследуемого образца и источник тепла с термоприемниками, далее после определения первого значения частоты следования тепловых импульсов начинают перемещение первого термоприемника из центра пятна нагрева по линии движения источника в сторону отставания от него, второго термоприемника из центра пятна нагрева по линии, перпендикулярной линии движения источника, а третьего дополнительного термоприемника из центра пятна нагрева по линии движения источника в сторону опережения его, перемещение трех термоприемников осуществляют до тех пор, пока избыточная температура, измеренная ими, не станет меньше или равной чувствительности измерительной аппаратуры, измеряют полученные значения расстояний между центром пятна нагрева и термоприемниками, затем термоприемники возвращают в исходное положение, после чего по полученным результатам определяют площадь теплоотдающей поверхности и среднюю избыточную температуру поверхности нагретого тела при первом значений частоты следования тепловых импульсов, далее после определения второго значения частоты следования тепловых импульсов повторяют вышеописанные процедуры измерения, а искомые теплофизические свойства определяют из следующих соотношений:

где а и λ - коэффициенты соответственно температуропроводности и теплопроводности исследуемого объекта, [м²/с] и [Вт/м²К]; V - скорость движения источника и термоприемников относительно исследуемого объекта, [м/с], R₁, R₂ - заданные расстояния между центром пятна нагрева и точками контроля температуры, [м]; x₂ - расстояние между центром пятна нагрева и проекцией точки R₂ на линию движения источника тепла, [м]; T_зад - первое заданное значение избыточной температуры, [К]; T(R₂) - найденное значение избыточной температуры в точке R₂, [К]; k - коэффициент, учитывающий значения степени черноты ε поверхности исследуемого образца и прозрачности β окружающей среды, разделяющей поверхность исследуемого образца и источник тепла с термоприемниками; F₁, F₂ - найденные значения частоты следования тепловых импульсов от источника тепла, [Гц]; τ_имп - длительность одного теплового импульса, [с]; q_ит - мощность источника тепла, [Вт]; R1_x1, R2_x1, R3_y1 и R1_x2, R2_x2, R3_y2 - радиусы, определяющие площадь теплоотдающей поверхности соответственно при частотах F₁ и F₂; и - средние избыточные температуры поверхности нагретого тела при частоте следования тепловых импульсов соответственно F₁ и F₂.

Сущность разработанного способа заключается в следующем. Над исследуемым изделием 1 помещают точечный источник тепловой энергии 2 (лазер) и три термоприемника 3, 4, 5, сфокусированных на поверхность, подверженную тепловому воздействию (см. фиг.1). Перемещение термоприемников 4, 5 осуществляется по оси x, термоприемника 3 - по параллельной ей прямой A и по оси y. Регулирование величины теплового воздействия на поверхность исследуемого образца осуществляется оптическим затвором, который осуществляет частотно-импульсную модуляцию лазерного луча.

Вначале термоприемником 4 измеряют температуру имитатора «абсолютно черного тела» (АЧТ) 6. Затем термоприемником 4 измеряют температуру исследуемого образца. В результате этого, используя отношение температуры, измеренной термоприемником на поверхности объекта, к температуре, измеренной термоприемником на имитаторе АЧТ, определяется коэффициент k, учитывающий значения степени черноты ε поверхности исследуемого образца и прозрачности β окружающей среды, разделяющей поверхность исследуемого образца и измерительную головку.

Далее включают источник энергии и оптический затвор с начальной минимальной частотой F_min модуляции лазерного луча и начинают перемещение измерительной головки над исследуемым изделием с постоянной скоростью V, величина которой берется такой, чтобы при выбранной частоте F_min в точке контроля R₁ появлялась избыточная температура T(R₁), уровень которой выше чувствительности термоприемника ξ.

Затем постепенно увеличивают частоту F прерывания лазерного луча в соответствии с зависимостью:

где Т_зад - заданное значение избыточной температуры, величина которой задается не выше 20% от температуры термодеструкции Т_терм исследуемого материала; T_R1(F_i) - значение избыточной температуры в точке контроля, расположенной на расстоянии R₁ от центра пятна нагрева; k₁, k₂, k₃ - коэффициенты пропорциональности, определяемые из условий и времени проведения эксперимента.

Изменение частоты F подачи тепловых импульсов от источника тепла осуществляют до тех пор, пока измеряемая в точке контроля R₁ избыточная температура Т_R1(F_i) станет равной заданному значению температуры T_зад.

При этом измеряют значение частоты F₁ и значение избыточной температуры T(R₂) в точке контроля, расположенной на расстоянии R₂ от центра пятна нагрева. Затем фокусируют термоприемники 3, 4, 5 в центр пятна нагрева 0 и начинают их перемещение. Причем термоприемник 4 перемещают по оси x в сторону отставания от источника тепла 2; термоприемник 3 - по оси y; термоприемник 5 - по оси x в сторону опережения источника тепла 2.

При движении термоприемниками 3, 4 и 5 через заданное расстояние Δ фиксируют избыточную температуру поверхности T_F1(x)_i и T_F1(y)_j соответственно по осям x и y. Перемещение осуществляют до тех пор, пока избыточная температура, измеренная термоприемниками 3, 4, и 5, не станет меньше или равной чувствительности измерительной аппаратуры ξ. При этом фиксируют расстояния R1_x1, R2_x1, R3_y1. После этого термоприемники возвращают в исходное положение.

Затем, увеличив заданное значение избыточной температуры Т_зад в два раза, повторяют вышеописанные процедуры измерения. В результате определяют значение параметра F₂, при котором выполняется вышеуказанное соотношение контролируемых избыточных температур, избыточные температуры поверхности T_F2(x)_i и T_F2(y)_j соответственно по осям x и y, a также расстояния R1_x2, R2_x2, R3_y2. А искомые теплофизические свойства определяют по зависимостям, полученным на основании следующих рассуждений.

В процессе бесконтактного теплового воздействия на поверхность исследуемого объекта от подвижного источника тепла с нее в окружающую среду происходят тепловые потери. Эти потери происходят за счет неполного поглощения тепловой энергии источника тепла поверхностью исследуемого объекта, а также вследствие конвективного и лучистого теплообмена с поверхности исследуемого тела в окружающую среду. Кроме того, часть тепла поглощается окружающей средой при прохождении через нее излучения от источника тепла до объекта исследования в результате молекулярного поглощения и рассеяния на частицах пыли и воды, содержащихся в окружающей среде (атмосфере).

Известно (патент РФ № 2211446, кл. G01N 25/18, 2003 г.), что распределение температуры в полубесконечном в тепловом отношении теле при действии на него подвижного точечного источника тепла с учетом тепловых потерь с поверхности тела в окружающую среду определяется следующей зависимостью:

где ε - коэффициент излучения поверхности нагретого тела; β - прозрачность окружающей среды; q_ит - мощность точечного источника тепла, [Вт]; q_к - потери тепловой мощности в окружающую среду за счет конвективного теплообмена, [Вт]; q_л - потери тепловой мощности в окружающую среду за счет лучистого теплообмена, [Вт]; a и λ - коэффициенты соответственно температуропроводности и теплопроводности исследуемого объекта, [м²/с] и [Вт/м²К]; V - скорость движения источника тепла относительно исследуемого тела, [м/с]; R - расстояние между центром пятна нагрева и точкой измерения температуры; x - расстояние между центром пятна нагрева и проекцией точки, расположенной на расстоянии R от него, на линию движения источника тепла, [м].

На основании выражения (2) измеряемое значение избыточной предельной температуры в точке, перемещающейся вслед за источником тепла по линии его движения и отстающей от него на расстоянии R₁ при частоте следования его тепловых импульсов F₁, будет определяться следующей зависимостью:

где R₁ - расстояние между центром пятна нагрева и точкой измерения температуры, [м]; q_к1 - потери тепловой мощности в окружающую среду за счет конвективного теплообмена при частоте следования тепловых импульсов F₁, [Вт]; q_л1 - потери тепловой мощности в окружающую среду за счет лучистого теплообмена при частоте следования тепловых импульсов F₁, [Вт]; k=ε·β - коэффициент, учитывающий значения степени черноты ε поверхности исследуемого образца и прозрачности β окружающей среды, разделяющей поверхность исследуемого образца и измерительную головку; F₁ - частота следования тепловых импульсов от источника тепла (лазера), [Гц]; τ_имп - длительность одного теплового импульса, [с].

При нагреве поверхности исследуемого тела подвижным точечным источником энергии избыточная предельная температура в точке, перемещающейся со скоростью источника V и находящейся на расстоянии R₂ от него, определяется зависимостью:

где x₂ - расстояние между центром пятна нагрева и проекцией точки, расположенной на расстоянии R₂ от него, на линию движения источника тепла, [м].

Так как из условия эксперимента T_F1(R₁)=T_зад, то после несложных математических преобразований выражений (3) и (4), получим формулу для расчета температуропроводности в следующем виде:

При увеличении частоты следования тепловых импульсов источника тепла с F₁ до F₂ мощность теплового воздействия на исследуемый объект увеличивается в n=F₂/F₁ раз. Значение избыточной предельной температуры в точке R₁ при частоте следования тепловых импульсов источника тепла F₂ будет определяться следующей зависимостью:

где q_к2 - потери тепловой мощности в окружающую среду за счет конвективного теплообмена при частоте следования тепловых импульсов F₂, [Вт]; q_л2 - потери тепловой мощности в окружающую среду за счет лучистого теплообмена при частоте следования тепловых импульсов F₂, [Вт]; F₂ - частота следования тепловых импульсов от источника тепла (лазера), [Гц]; τ_имп - длительность одного теплового импульса, [с].

Проанализируем, как изменяются тепловые потери за счет конвективного q_к и лучистого q_л теплообмена при увеличении мощности теплового воздействия q_ит в n раз по сравнению с начальной мощностью.

Потери тепловой мощности в окружающую среду за счет конвективного теплообмена, исходя из теории теплопроводности (см., например, Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 535 с.), определяются выражением:

где - удельный тепловой поток конвективного теплообмена, [Вт/м²]; α_к - коэффициент конвективного теплообмена, [Вт/м²К]; T_п - температура поверхности нагретого тела, [К]; Т_с - температура окружающей среды, [К]; S - площадь теплоотдающей поверхности.

Потери тепловой мощности в окружающую среду за счет лучистого теплообмена, исходя из теории теплопроводности (см., например, Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 535 с.), определяются выражением:

где - удельный тепловой поток лучистого теплообмена, [Вт/м²]; - коэффициент лучистого теплообмена, [Вт/м²К]; ε - коэффициент излучения поверхности нагретого тела; С₀=5,67 - постоянная Стефана-Больцмана, [Вт/м²К⁴].

Из формул (7) и (8) видно, что потери за счет конвективного и лучистого теплообмена зависят от площади теплоотдающей поверхности и от значений удельных тепловых потоков конвективного и лучистого теплообмена.

Граница температурного поля на поверхности исследуемого объекта представляет собой изотерму, имеющую форму неправильного эллипса, состоящего из двух правильных полуэллипсов (фиг.2). Поэтому площадь теплоотдающей поверхности считается по формуле: S=S₁+S₂ (см., например, Киселев А.П. Геометрия. - М: Физматлит, 1996. - 312 с.), где S₁, S₂ - площади полуэлипсов граничной изотермы температурного поля.

Таким образом, при увеличении мощности теплового воздействия в n раз площадь теплоотдающей поверхности исследуемого объекта увеличивается в S_F2/S_F1, где S_F1 и S_F2 - площади теплоотдающей поверхности при частоте следования тепловых импульсов соответственно F₁ и F₂.

Проанализируем, как изменяются удельные тепловые потоки конвективного и лучистого теплообмена при увеличении мощности теплового воздействия в n раз. Из формул (7) и (8) видно, что удельные тепловые потоки конвективного и лучистого теплообмена зависят от средней избыточной температуры поверхности нагретого тела , а также от коэффициентов соответственно конвективного α_к и лучистого теплообмена α_л, которые при увеличении мощности теплового воздействия практически не изменяются.

Таким образом, при увеличении мощности источника q_ит в n раз по сравнению с начальной мощностью q_ит потери тепловой мощности за счет конвективного и лучистого теплообмена увеличиваются в раз, где и - средние избыточные температуры поверхности нагретого тела при частоте следования тепловых импульсов соответственно F₁ и F₂.

С учетом этого выражение (6) можно записать в следующем виде:

а выражение (3) в виде:

Известно (см., например, Вавилов В.П. Тепловые методы контроля композиционных структур и изделий радиоэлектроники. - М.: Радио и связь, 1984. - 152 с.), что сигнал u с термоприемника определяется следующим выражением:

где b - постоянная, зависящая от конкретного используемого термоприемника; f(T) - функция, зависящая от температуры объекта.

Вид функции f(T) и постоянная b определяются конкретным типом используемого термоприемника, их значения указаны в его технических характеристиках. Так, например, для радиационного термоприемника f(T)=T⁴.

В условиях отсутствия априорной информации о значениях коэффициента излучения ε поверхности исследуемого образца и прозрачности β окружающей среды этими параметрами обычно пренебрегают или вводят поправочный коэффициент. Поэтому значение измеренной термоприемником температуры T на поверхности исследуемого объекта оказывается заниженным.

Перед началом теплового воздействия на исследуемый объект можно считать, что его температура практически равна температуре окружающей среды, а следовательно, и температуре имитатора АЧТ. Конструкция АЧТ представляет собой замкнутую область с небольшим отверстием для выхода излучения, степень черноты ε которого равна 1.

Таким образом, зная вид функции f(T) используемого термоприемника и температуру АЧТ, можно определить коэффициент k, по следующему выражению:

где T - где температура на поверхности исследуемого объекта, измеренная термоприемником; Т_ачт - где температура имитатора АЧТ, измеренная этим же термоприемником.

С учетом вышесказанного и принимая во внимание условие равенства T_F2(R₁)=2T_зад, после несложных математических преобразований выражений (12) и (13) получим формулу для расчета теплопроводности в следующем виде:

где средние избыточные температуры и определяют исходя из показаний термоприемников 3, 4 и 5 по следующим выражениям:

Таким образом, определив коэффициент k, частоты F₁ и F₂ следования тепловых импульсов, избыточную температуру Т(R₂) и радиусы R1_x, R2_x, R3_y, определяющие площадь теплоотдающей поверхности при частотах F₁ и F₂, средние избыточные температуры поверхности нагретого тела при тех же частотах F₁ и F₂, зная длительность τ_имп одного теплового импульса и мощность q_ит источника тепла, а также скорость V его движения над поверхностью исследуемого тела, по формулам (5) и (16) можно определить искомые теплофизические свойства.

Отличительной особенностью разработанного способа является и то, что в нем, в отличие от известных способов, термоприемник вначале измеряет температуру АЧТ, а затем температуру исследуемого образца без воздействия на него точечного источника энергии (лазера). В результате, используя соотношения измеренных температур, наиболее точно определяется коэффициент k, учитывающий значения степени черноты ε поверхности исследуемого образца и прозрачности β окружающей среды, разделяющей поверхность исследуемого образца и измерительную головку. Введение коэффициента k в расчетных формулах позволяет практически полностью исключить влияние на результаты измерений тепловых потерь, обусловленных поглощением части энергии лазерного луча окружающей средой, а также частичным отражением лазерного луча от поверхности исследуемого объекта.

Кроме того, в предложенном способе определяются средние избыточные температуры и площади теплоотдающей поверхности исследуемого объекта при различных мощностях теплового воздействия. Это позволяет практически полностью исключить влияние на результаты измерений тепловых потерь за счет конвективного и лучистого теплообмена поверхности исследуемого объекта с окружающей средой при изменении мощности теплового воздействия. Вышеназванные потери, как показали эксперименты, составляют не менее 20% мощности источника тепла.

Таким образом, разработанный способ позволяет практически полностью устранить влияние на результаты измерений тепловых потерь с поверхности исследуемых объектов в окружающую среду, что в итоге существенно повышает его метрологический уровень.

Проведенная экспериментальная проверка показала, что предложенное техническое решение по сравнению с известными способами позволило на 6-10% повысить точность результатов измерения. Результаты ряда экспериментов на изделиях с известными теплофизическими свойствами, проведенные с использованием заявленного решения и прототипа, приведены в таблице.

Изобретение относится к технической физике. В способе, состоящем в воздействии на исследуемый образец тепловыми импульсами от точечного подвижного источника энергии, первым термоприемником измеряют температуру имитатора «абсолютно черного тела», затем этим же термоприемником измеряют температуру исследуемого образца, далее после определения первого значения частоты следования тепловых импульсов начинают перемещение первого термоприемника из центра пятна нагрева по линии движения источника в сторону отставания от него, второго термоприемника из центра пятна нагрева по линии, перпендикулярной линии движения источника, а третьего дополнительного термоприемника из центра пятна нагрева по линии движения источника в сторону опережения его, определяют площадь теплоотдающей поверхности и среднюю избыточную температуру поверхности нагретого тела при первом значений частоты следования тепловых импульсов, далее после определения второго значения частоты следования тепловых импульсов повторяют вышеописанные процедуры измерения. Технический результат изобретения - повышение точности определения теплофизических свойств материалов. 2 ил., 1 табл.

Способ бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов, заключающийся в том, что воздействуют на исследуемый образец тепловыми импульсами от точечного подвижного источника энергии, осуществляя с помощью оптического затвора частотно-импульсную модуляцию лазерного луча, измеряют двумя термоприемниками избыточные температуры нагреваемой поверхности в точках поверхности образца, движущихся со скоростью источника по линии его движения и по параллельной ей линии, далее увеличивают частоту подачи тепловых импульсов до тех пор, пока измеряемая первым термоприемником избыточная температура не станет равной первому заданному значению, измеряют полученное значение частоты следования тепловых импульсов и избыточную температуру, контролируемую вторым термоприемником, затем увеличивают частоту нанесения тепловых импульсов до тех пор, пока измеряемая первым термоприемником избыточная температура не станет равной второму заданному значению, величина которого в два раза выше первого, измеряют полученное значение частоты следования тепловых импульсов, полученные данные используют при определении искомых величин, отличающийся тем, что вначале первым термоприемником измеряют температуру имитатора «абсолютно черного тела», затем этим же термоприемником измеряют температуру исследуемого образца, после чего по полученным результатам определяют коэффициент, учитывающий значения степени черноты поверхности исследуемого образца и прозрачности окружающей среды, разделяющей поверхность исследуемого образца и источник тепла с термоприемниками, далее после определения первого значения частоты следования тепловых импульсов начинают перемещение первого термоприемника из центра пятна нагрева по линии движения источника в сторону отставания от него, второго термоприемника из центра пятна нагрева по линии, перпендикулярной линии движения источника, а третьего дополнительного термоприемника из центра пятна нагрева по линии движения источника в сторону опережения его, перемещение трех термоприемников осуществляют до тех пор, пока избыточная температура, измеренная ими, не станет меньше или равной чувствительности измерительной аппаратуры, измеряют полученные значения расстояний между центром пятна нагрева и термоприемниками, затем термоприемники возвращают в исходное положение, после чего по полученным результатам определяют площадь теплоотдающей поверхности и среднюю избыточную температуру поверхности нагретого тела при первом значении частоты следования тепловых импульсов, далее после определения второго значения частоты следования тепловых импульсов повторяют вышеописанные процедуры измерения, а искомые теплофизические свойства определяют из следующих соотношений:

где α и λ - коэффициенты соответственно температуропроводности и теплопроводности исследуемого объекта, [м²/с] и [Вт/м²К]; V - скорость движения источника и термоприемников относительно исследуемого объекта, [м/с]; R₁, R₂ - заданные расстояния между центром пятна нагрева и точками контроля температуры, [м]; х₂ - расстояние между центром пятна нагрева и проекцией точки R₂ на линию движения источника тепла, [м]; Т_зад - первое заданное значение избыточной температуры, [К], T(R₂) - найденное значение избыточной температуры в точке R₂, [К]; k - коэффициент, учитывающий значения степени черноты ε поверхности исследуемого образца и прозрачности β окружающей среды, разделяющей поверхность исследуемого образца и источник тепла с термоприемниками; F₁, F₂ - найденные значения частоты следования тепловых импульсов от источника тепла, [Гц]; τ_имп - длительность одного теплового импульса, [с]; q_ит - мощность источника тепла, [Вт]; R1_x1, R2_x1, R3_y1 и R1_x2, R2_x2, R3_y2 - радиусы, определяющие площадь теплоотдающей поверхности соответственно при частотах F₁ и F₂; и - средние избыточные температуры поверхности нагретого тела при частоте следования тепловых импульсов соответственно F₁ и F₂.