Устройство для определения индикатрисы излучения материалов Советский патент 1992 года по МПК G01J5/00 

Изобретение относится к радиационной пирометрии и может быть исполь- зопаио-для определения индикатрис иэ- лучеиия - зависимости излучательиой способности материалов от направления 8 полусферической области.

Целью иэобретеиия является сокращение времени определения индикатрис излучения и расширение диапазона тем ператур при их определении.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез Л-Л на фиг. 1.

Устройство содержит вакуумную камеру 1, механизм 2 оращения образца из исследуемого материала, омический радиационный нагреватель 3, теплопроводный диск 4, датчик температуры 15, холодильник 6, имеющий тепловые контакты с цилиндрами 7 с расположенными в них на глубине

ГЦ 1 Ctg

o:i

где Ги L - внутренний радиус цшшндра.

1, 2, ..., п-1 (п - порядковый номер цилиндра), от находящтгхся в одной плоскости открытых торцов цилиндров приемниками 8 излучения шаровой формы. Холодильник 6 и цилиндры 7 выполнены из теплопроводного материала, например из меди,

ГЬюский исследуем1)1й образец 9 ус- танявпивают на оси механизм 2 вращения параллельно диску, нагревател|о и торцам цилиндров. Температура образца определяется с помощью датчика температуры 5, состоящего из спая термопары и полированного металличес- кого экрана, расположенного в зазоре между диском А и исследуемым образцом 9.При этом величина зазора О между торцами цилиндров и образцом составляет не более 0,1 наружного радиуса цилиндров, 1то, как показали расчеты, позволяет устранить попадание на приемники излучения отраженных от образца посторонних лучистых потоков, излучаемых диском и другими элементами устройства.

Устройство работает следующим образом.

В процессе испытаний в условкяк вакуума образец 9 приводится во вращение. С помощью нагревателя 3 и диска 4 получают заданную температуру образца и па стационарном тепловой

режиме регистрируют показания приемников 8 лучистых потоков и датчика температуры 5. Излучательную способность образца в различных направлениях

1 г90-.

k(-) определяют из соотношения

« 4-Tr1 -: -t% s;r.

С.()С) - направленная иэлучатель- ная способность исследуемого образца в направле- НИИ J ;

8Г

где

Ф.;. м,о

лучистые потоки, измеренные kirM, (k-1)M приемниками излучения, расположенными на глубинах

кн

где Trf (f

. ки

l Гц1. Ctg

ctg(k ()

и

(.-„ Н

температура образца, 5,67-10 Вт/мк - постоянная Стефана-Больцмана;

радиусы участков поверхности образца, вощимых относительно k-ro и (k-1) приемников;

1,2, ..., п-1, п - порядко- Bbu i номер приемника излучения, которые совпадают с соответствующими порядковыми номерами цилиндров; п - количество прием1Шков излучения и цилиндров; А|-,- телесный угол приемника относительно кольцевой зоны поверхности образца, огра- н){ченной радиусами Гц ,

г.н;

г, - радиус приемника излучения.

Приемники лучистых потоков должны удовлетворять условию

лиХ,2„.

Если до или после испытаний исследуемого образца провести градуировку приемников лучистых потоков с помощью эталонного образца, удовлет- воряющего закону Ламберта, например полостной сферической модели абсолютно черного тела при одинаковых с исследуемым образцом температурах, то излучательная способность иссле3

дуемого образца и каиравленннК оп- ределлетгя по более простой формуле

Г.,(и,о - и,.о) .,х

г .2

где ,-.излучательи-; ; способность эталонного образца,

(ГО

q

К,Э

гр. - лучистые потоки от эталон- , пого образиг иэмере11иь е и (k-1) M приемниками излучения.

В тех случаях, когда спгиалы приемников излучения и пропорциопаль- ны измерпемым лу 1истым потокам (U- - Ср) , величину 6 ( Х ) можно определять также по (формуле

,. .o I U-c-io,)

(UK, - иГ ,-)

на

где и,о, UKH,O, V э к-1,3 - лы, пырабатываемь.е и (к-1)м приемниками при измерениях потоков от исследуемого и эталонного образ-

ЦОВ СООТВСТСТВе П О .

Использование и качестве холо- диль)ика плра11лел7 1 ой нагрекателю и диску плоской теплопроводной лаждаемой naHcjui с отверстиями, ,г KOToptra с обеспеченир.м теплового контакта (с помощью сварк или пайки) установпены теплопроводные полые );илиидры, позволяет сделать устройство компактным и ограничиться одним охлаждаюлг .м контуром дп.п охлаждения п цилиндров.

Чтобы цилиндры не нагревались, не допускается тепловой контакт с нагреват(лем и диском. Для зтого от- перстня в нагревателе и диске выполнены так, чтобы между краями отаерс- тий и наружной боковой поверхностью цилиндров был зазор. При необходимости в 3 isope между цилиндрами и нагре вателем и диском прокладьшают слой теплоизоляции.

Расположение цилиндров и находя- щнхся в них приемников иплучения на коииентричиьтх окружностях равномерно и в одинаковом количестве позволяет независимо от теплопроводных свойств вращающегося образца поддерживать одинаковую температуру его участков поверхности над всеми приемниками излучения.

Использование в приемниках излучения чувствительных элементов шаровой форм. обеспечигает одинаксч ую iro

ю 15

20

35

25

yг

-

50

55

59

псРч 1;ап; Дя;1с HR:I уьстп, roni :i v. г., приемника. Т;.г- I i 11;лрми,1к -жот Омть яыполнсн, ;ian.4i Cpj г паче I - iHUvii- опного термоэтем1.пта шарором формь;, подпглренного на оси ruuinnnjia с ггомо- щьк1 т.пло113олга1ионь.:х нитей. Возможны п другие варианты выполнения приемника лучистых noTcKci; с чувствительными э.fle lellтcм шаровой формы.

Устройстро позволяет проводить ис следопамия образцов как из металлических, так и из теплоизоляционных материалов. Металлические оОрязпы, собранные сорм-зстно с теплоизоляционными подложками, могут рассматриваться как покрытия на Tfплоизоляционимх образцах,

I

Устройство по эволп т сущестпен-го сократить время определения индикатрис изт1учения матсрр)алов и повысить уровень температур при исслсдопапии /рплоизоляционпых материалов. Это достигается чл счет ojuioBpeMeiiiioro измерения лзлучлтепыюй способности образца в п iianpnancHiiflx и таким об- ртзом гз п ;)ЛЗ с:о: ; д.цается .время определения индикатрис и: лучен1 я -;атерт1 ,

ЛОй .

Ф о р м у jj а :; э о (1 р е т е н .. .1

Устройстпо для определения индикатрисы Излучении материалов, oo.of-p- жащее камеру, кпгреватель, приемиик излучения и датчик температуры, о т- л и ч а к; 1Д е е с л :ем, что, с цeJtью сокращения премяни и расширения диапазог, температур, внутри камеры параллел1.ыо друг другу установлены теш1опрол о,дный диск и холодильник, выполненный в виде охлаждаемой плоской теплопроводной панели, в ко- торые вставлены теплопроводные полые цилиндры с зачерненными внутренними стенками, расположепкие равномерно и в одинаковом количестве по концентрическим сжружностям с обеспечением теплового контакта с холодильником и с зазором по ОТНОШРПИЮ к нагревателю и диску, дополнительно введены приемники излучения, при этом общее количество приемников излучения равно количеству цилиндров, приемники из- дучени я выполнены с чувствительными элементами шаровой формы и установлены в цилиндрах по ходу излучения на глубине

Ьк r i-ctgjk ()

где Гц1. - внутренний радиус цилиндра;

6

косьй номер цилиндра, причем открытые торцы цилиндров расположены в одной плоскости, а камера снабжена средством пакуумиропания.

1.2,

п-1 (п - поряд/ в Г«,;

cr:i)

Фиг.1

Изобретение относится к радиационной пирометрии и может быть использовано для определения индикатрис излучения. Целью изобретения является сокращение времени определения индикатрис излучения и расширение, температурного диапазона при их определении. Сущность изобретения заключается в том, чюбы одновременно с приемников излучения шаровой формы, расположенных в полых цилиндрах на разном расстоянии от образца, регистрировать сигналы и на основании этих сигналов рассчитывать направленную излучательную способность. Устройство позволяет исследовать как металлические, так и теплоизоляг ион- ные материалы и существенно сокрятца- ет время определения индикатрис излучения, а также существенно повышает температурный диапазон исследования. 2 ил. (Л со J 05 05 ;о

-7

Редактор Т.Иванова

Фиг.2

Соста.питель С.Соколова

Техред Л.Оллйнык Koppei Top Л.Пилипенко

Заказ 4056ТиражПодписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )Х-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4