Способ определения температуропроводности материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N25/18 G03H1/00 G01B9/21 

Изобретение относится к теплофизиче ским измерениям и может быть использовано при определении температуропроводности жидкостей и твердых материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается тем. что по способу определения температуропроводности материалов/который включает облучение материала светом, имеющим распределение плотности мощности гармонического вида во времени и в пространстве, формирование в материале тепловой дифракционной решетки и освещение материала зондирующим пучком света, дополнительно осуществляют модуляцию интенсивности зондирующего пучка света по гармоническому закону, варьируют разность фаз между колебаниями интен- сивностей записывающего и зондирующего излучений, фиксируют экстремальное (максимальное или минимальное) значение интенсивности постоянной компоненты дифрагированного света, измеряют разность фаз при этом значении и определяют температуропроводность из уравнения

00

Ю О

со

о

00

tg(yi - pi)

-ДгЗе1

А(Afo V1.2).

где Ai.2 v 2JT

Ai,2 - период интерференционной картины при двух измерениях;

П,2 - частота модуляции излучения при двух измерениях;

,2 - фазы, измеренные при двух значениях А.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для его реализации.

Процесс измерения температуропроводности сводится к следующему. Устанавливают частоту модуляции .интенсивности формирующего и зондирующего излучений и регистрируют постоянный сигнал дифракции. Путем измерения разности фаз между указанными модуляциями добиваются того, чтобы сигнал дифракции был максимален или минимален (при этом (р - 0,2л или

(, Зтг соответственно).

По фазометру снимают первый отсчет угла 1 0 i4-Ay, где А/ - аппаратный сдвиг фазы в электрических и оптических цепях, постоянный для данной системы;

tgpi

Ш#.о

Q 27IV

Далее изменяют частоту модуляции V или период интерференции Ли при максимальном или минимальном сигнале дифракции снимают второй отсчет

9% У& + Ар, QzAl

Берут разность отсчетов фазометра

(pi 02 - и из соотношения

(р

.

к

Д2 ,Ј, 2

где AI 2 - 7 , определяют к. Алг

По предлагаемому способу фазовые измерения осуществляются с сигналами заведомо большей интенсивности (например, это могут быть сигналы, подаваемые от источника переменного напряжения на электрооптические модуляторы), достигающими нескольких десятков и даже сотен вольт. Эти сигналы не нуждаются в фильтрации или усилении и используются непосредственно для измерения разности фаз.

По предлагаемому способу постоянный сигнал дифрагированного излучения служит , индикатором, по которому дважды в течение измерений определяют соответствующие разности фаз. Поскольку сигнал постоянный, нет необходимости в его резонансной фильтрации.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. С помощью лазерного источника 1 непрерывного действия, модулятора 2 и интерферометра 3 в исследуемом образце. 4 формируют интерференционную картину как результат интерференции двух когерентных световых пучков 5 и 6, сформированных

интерферометром 3. Одновременно световым пучком от лазера 7 непрерывного действия, промодуяированным модулятором 8, зондируют исследуемый образец. Оба модулятора 2 и 8 управляются одним источником

9 гармонически изменяющегося напряжения. При этом модулятор 2 питается напрямую, а модулятор 8 - через фазрсдвигающее устройство 10.- В исследуемом образце вследствие поглощения света от лазера 1 и тепловыделения формируется тепловая дифракционная решетка. На этой решетке дифрагирует свет . лазера 7. В результате дифракции возникает дифрагированный пучок 11, который

фильтруют диафрагмой 12 и преобразуют в электрический сигнал с помощью фотоприемника 13. Постоянный сигнал измеряют с помощью микровольтметра 14. Устанавливают в источнике 9 питания частоту v и

путем изменения сдвига фаз фазосдвигаю- . щим устройством 10 добиваются экстремального (минимального или максимального) показания на микровольтметре 14. При этом снимают первый отсчет фазы по фазометру

15. Повторяют эти измерения при частоте . На основании полученных данных вычисляют температуропроводность-образца. Формула изобретения Способ определения температуропроводности материалов, включающий облучение материала светом, имеющим распределение плотности мощности по гармоническому закону во времени и пространстве, формирование в материале тепловой

дифракционной решетки, освещение материала зондирующим лучком света, о т л и- ч а ю.щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно модулируют интенсивность зондирующего света по гармоническому закону, варьируют разность фаз между колебаниями интенсивно- .стей формирующего и зондирующего излучений, фиксируют экстремальное значение интенсивности постоянной компоненты дифрагированного света, измеряют разность фаз при этом значении и определяют температуропроводность из уравнения

/ . ч AI - А гд(я-у)--Ж.Л- ,

к + ...,...

где

Al.2 период интерференционной картины при двух измерениях;

v.1.2 частота модуляции излучения при двух измерениях; «

,2 - фазы, измеренные при двух измерениях.

Изобретение относится к теплофизиче- ским измерениям и может быть использовано при определении температуропроводности жидкостей и твердых материалов. Сущность: способ определений температуропроводности материалов включает облучение материала светом, имеющим периодическое распределение интенсивности по гармоническому закону во времени и в пространстве. За счет поглощения света в материале формируют тепловую дифракционную решетку и освещают ее зондирующим пучком света. Интенсивность зондирующего пучка света модулируют по гармоническому закону, варьируют разность фаз между колебаниями интенсивности формирующего и зондирующего излучений, фиксируют экстремальные значения интенсивности посто- янной компоненты дифрагированного света. Измеряют разность фаз при этих значениях и определяют температуропроводность из уравнения tg(joi - pi) - -- , -4- Ч IV 1 Л где Ди (Л.)/2jr, A,2-период интерференционной картины при двух измерениях; Vi,a - частота модуляции при двух измерениях; . фазы, измеренные при двух значениях. Д. 1 ил. s Ё

15

GZh