Способ определения температуропроводности материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к техничес кой физике и может быть использован при определении теплофизических свойств твердых тел. Известен способ определения тепл физических свойств твердых тел/ заключающийся в том, что поверхность тела, теплофизические особенности которого предстоит исследовать, наг ревают в течение определяемого инте вала времени равномерно распределен ным источником, а затем после выклю чения источника через некоторое вре мя задержки регистрируют температур ное распределение нагретой поверхно ти и по температурным аномалиям судят о наличии областей, отличающихся от соседних областей измененными теплопроводностью и температуропроводностью 1 . Недостатком известного способа является необходимость строгого выдерживания временного интервала наг рева образца и временной защержки между моментом окончания нагрева и моментом регистрации температурного распределения нагретой поверхности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ оп.ределения теплопроводности материалов, включающий нагрев поверхности эталонных и исследуемых образцов подвижным точечным источником энергии, измерение начальной и предельной температур образца по линии перемещения источника энергии датчиком температуры, двигающимся с фиксированным отставанием от источника энергии 2. Основной недостаток известного способа состоит в том, что.отсутствует возможность проводить комплекс ное измерение теплофизических свойс материалов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения температуропроводности материалов, включающему нагрев поверхности эталонных и исследуемых образцов подвижным точечным источником энергии, измерение начальной и предельной температур образца по линии перемещения источника энергии датчиком тем пературы, движущимся с фиксированным отставанием от источника энергии, синхронизируют включение источника энергии и датчика температуры, измеряют период теплонас1лцения образцов, по градуировочной зависимости температуропроводности от периода теплона сыщения определяют искомую величину, На чертеже приведена схема расположения источника энергии и датчика температуры относительно образцов (буквой X обозначено направление пе емещения источника энергии и датчика температуры относительно эталонных либо исследуемых образцов). Сущность способазаключается в следующем. Точечный источник тепловой энергии постоянной мощности 1 (например, электрическую лампу с зеркальным отражателем и с пятном нагрева, сфокусированным на поверхности нагреваемых образцов) и датчик температуры 2 (например, бесконтактный датчик, регистрирующий температуру нагретой поверхности по электромагнитному из;лучению), жестко связанный с источником 1 и поэтому имеющий постоянное расстояние отставания, начинают перемещать с одинаковой и постоянной скоростью вдоль поверхностей эталона 3 с известными коэффициентами температуропроводности в направлении X . Расстояние отставания датчика температуры 2 от источника 1 устанавливают таким, чтобы выполнялось соотношение где X - расстояние отставания ;; К - коэффициент сосредоточенности источника, которое позволяет рассматривать источник как точечный. Источник энергии 1 включают, когда датчик температуры 2 начинает измерение температуры поверхности первого эталона 3 с известным коэффициентом температуропроводности, например, когда поле зрения бесконтактного датчика 2 пересечет первую границу эталона 3 с известным коэффициентом температуропроводности. Датчик температуры 2 зарегистрирует нарастание температуры нагреваемой поверхности первого эталона 3 в течение так называемого периода теплонасыщения до установления предельной температуры этого эталона 3, соответствующей установлению квазистанционарного режима нагрева. После установления предельной температуры на первом эталоне 3 сразу или во всяком случае не позже пересечения области выделения энергии источника 1 со второй границей первого эталона 3 источник 1. выключают, но продолжают перемещать его и датчик температуры 2 в направлении следующего эталона 3 с известным коэффициентом температуропроводности. Для второго и последующих эталонов 3 с известными коэффициентами температуропроводности повторяют те же операции, что и для первого эталона 3.

По результатам измерений датчиком температуры 2 для каждого из эталонов 3 определяют период теплонасыцеимя после включения источника до установления предельной температуры и строят градуировочную зависимость коэффициента температуропроводности от периода теплонасыцения.

Известно, что период теплонасыцения определяется временем нарастания от О до 1 коэффициента теплонасыщения и при постоянных значениях скорости движения, расстояния отставания, коэффициента сосредоточенности и мощности источника определяется только коэффициентом температуропроводности нагреваемого твердого тела.

После этого начинают перемещать источник тепловой энергии 1 постоянной мощности и датчик температуры 2 в направлении X вдоль поверхностей исследуемых образцов 3 При этом источник энергии 1 и датчик температуры, жестко связанный с источником : энергии 1 и имеющий такое же расстояние отставания от источника 1, как и ранее при нагреве и регистрации температуры эталонов с известными коэффициентами температуропроводности, перемещают с одинаковой и постоянной скоростью, такой же, как и при нагреве и регистрации температуры эталонов с известными коэффициентами

0 температуропроводности.

Для последующих исследуекых образцов 3 повторяют те же операции, что и для первого образца.

Затем сопоставляют измеренный пе5риод теплонасыцения для каждого из исследуемых образцов с установленной ранее градуировочной зависимостью между коэффициентом температуропроводности и периодом теплонасыцения и определяют коэффициент температуро0проводности для каждого из исследуемых образцов.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ TEMnEPJSТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включаю- щий нагрев поверхности эталонных и исследуемых образцов подвижным .точечным источником энергии, измерение начальной и предельной температур образцов по линии перемещения источника энергии датчиком температуры, движу цимся с фиксирова1 ным отстсшанием от источника энергии, о т л и Ч а ющ и и с я тем, что, с целью расй1ирения функщюнальных возможностей спосойа, синхронизируют включение источника энергии и датчика температуры, измеряют период теплонасБЩения образцов, по гргщуиробочной зависимости. Q температуропроводности от периода 9 теплонасыценвя определяют искомую ве личину. |д ilSi 1 СП СО