Способ измерения температуры поверхности конструкции при теплопрочностных испытаниях Советский патент 1993 года по МПК G01J5/02 

Изобретение относится к области пирометрии.

Целью изобретения является повышение точности измерений. .

Сущность способа заключается в том, что предварительно определяют зависимость поверхностной плотнрсти отраженного теплового потока от температуры поверхности конструкции и поверхностной плотности падающего теплового потока, а также зависимость температуры поверхности конструкции от поверхностной плотности собствениого излучения. Для этого используют нагреватель с такими же характеристиками, как у нагревателя для зачетных испытаний, нагревают образец материала до заданной температурь, которую измеряют . со стороны образца, противоположной падающему потоку, известными способами, измеряк)т поверхностные плотности тепловых потоков падающего на образец, исходящего от об- разца и собственного излучения образца, повторяют измерения для других значений тём,пе.ратурь1 образца и поверхностной плотности падающего теплового потока. При теплопрочиостных испытаниях конструкции из 1epЯlOт поверхностные плотности тепловь1х потоков падающего и исходящего от конструкции, по этим данным, используя предварительно определенные зависимости для поверхностностей плотности отраженного теплового потока и температуры, методом последовательных приближений находят мгновенные значения поверхностных плотностей теплового потока, отраженного от конструкции, собственного излучений и температуры поверхности конструкции. Для повышения точности, быстродействияи упрощения процедур градуировки датчиков все измерения производят одними и теми же датчиками, а вместо величин поверхностных плотностей тепловых потоков в расчете температуры используют соответствующие показания датчиков.

На фиг. 1 изображена схема устройства для испытаний образца; на фиг.2 - схема устройства для испытаний конструкции.

Устройство содержит блок программного управления 1, тиристорный преобразователь электрической мощности 2, шину 1, излучатели 4, рефлектор 5, комбинированный радиометр 6, термопару, пирометр 8, радиометр 9, шторку ТО, образец 11, регистрирующая аппаратура 12.

Устройство для испытания Конструкции содержит дополнительно блок программного управления и регулирования 13, объект испытания 14, измерительно-усилительный блок 15, вычислительное устройство 16. Ра

диаметр 6 представляет собой два датчика, скомпонованных на одной медной трубке, охлаждаемой водой. Один из датчиков измеряет поверхностную плотность падающего теплового потока, а второй плотность теплового потока Яисх. исходящего от образца, е помощью устройства, схема которого изображена на фиг.1, определяют зависимости

Чотр f (рпад. Т);

qc

р(Т)-Еа Т,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где Япад - поверхностная плотность падающего теплового потока;

Qoip - поверхностная плотность отраженного теплового потока.

qc - поверхностная плотность теплового потока собственного излучения;

Т - температура конструкции; сг- постоянная Стефана -Больцмана; е-коэффициент черноты,

Полученные на предварительном этапе зависимости Чотр (рпад. Т) и Qc у (Т) вводятся перед экспериментом в вычислительное устройство 16. В процессе испытаний воспроизводится некоторая заданная программа изменения температуры по времени. Непрерывно или с заданной дискретностью, зависящей от инерционных свойств системы нагреватель - конструкция, производят измерения Япад и Qwcx, где QMCX - ловерхност- ная плотность теплового потока, исходящего от конструкции.

Для каждого заданного момента време ни определяют qc С|исх - qorp. При этом для qoip используют измеренное значение qnsA и в качестве первого приближения температуру, определенную дпя предыдущего момента времени. Используя зависимость qc (Т). уточняют значение температуры.

Методом последовательных приближений добиваются заданной точности определения температуры, окончательное значение которой используется для регистрации и управления процессом испытаний. Чтобы повысить точность и быстродействие измерений температуры, упростить процедуру градуировки при предварительном определении qoTpwqc в зачетных теплопроч- ностных испытаниях используется один и тот же комбинированный радиометр.

В ряде частных случаев применение описанного выше способа измерения температуры может быгь достаточно простым. Например, если известно (заранее или по результатам предварительного исследования), что степень черноты поверхности нагреваемой конструкции не зависит от эффективной температуры источника излучения и не зависит от температуры конструкции, то температуру поверхности конструкции можно определить по формуле

Т дисх -дпад(1 - е)

ЕО

в этом случае результаты измерений qncx и рпад непосредственно подставляют а ука Формул а изобретени я

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ПРИ

ТЕПЛОПРОЧНОСТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ, заключающийся а измерении поверхностных плотностей тепловых потоков в системе радиационный нагреватель конструкция, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, последовательно осуществляют испытания образца из материала конструкции и самой конструкции, при этом в диапазоне из0

занную формулу для определения температуры.

(56) Свет Д,Я. Объективные методы высокотемпературной пирометрии при непрерывном спектре излучения. - М.: Наука, 1968, С.121,.

баранов А.Н. и др. Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. - М,: Машиностроение, 1974, с.246,

I менения температуры испытании -с определяют для образца зависимости - соб.ственное излучение образца от температуры и поверхностную плотность теплового потока отраженного излучения от температуры и от поверхностной плотно- 20 сти падающего теплового потока, а при испытанияхконструкции измеряют поверхностные плотности тепловых потоков падающего и исходящего от коиструк- ции и определяют температуру 25 конструкции, используя зависимости, полученные для образца.

г....

VZ TfiZZA.J

/ f

IS

Фи.

Составитель Н.Ананьева Редактор В.УлыбинаТехред М.МоргенталКорректор М.Шароши

Заказ 3332

ТиражПодписное

НПО Поиск Роспатента

Лроизоодствеинр издательский комбинат Патент, г. Ужгород. ул.Гагарина. 101