ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЛН В ИЗДЕЛИЯХ БЕЗ ИХ РАЗРУШЕНИЯ Советский патент 1973 года по МПК G01N25/00 

I

Изобретение отноеитоя j ou.iacii испытания мате) на лов if изделий н может быть исполь3Oisai-;o для онределения теплофизических п мехаиьчеоких характеристик материалов неноередствснно в изделиях и конструкциях без их разрушення.

Известпы методы контроля теплофизических иараметров материалов в изделии, например, метод температурных воли. Сущпоеть этого метода заключается в измерении амплитуды н сдвига фазы температурной волны в лиггериале. Известпа устаповка, реализующая этот метод, в KOTopoil коэффициент температуроироводпости измеряют па образцах цилиндрической формы, помещенпых в трубчатую печь. Гемпературную волну возбуждают е помои1,ью специа;1ьпо1о контакта, который замыкает н размыкает цепь промежуточного реле через равные нитервалы вре.мени специаль1П)1М кулачком. Известны также подобные приборы, в(хп5у кдаюш,ие плоские температурные BO.iHbi. Одиако во всех этих приборах необходимо обеспечивать хороший ко-нтакт иаj-ревателя с поверх постью образца (заделывать термопары в образец), этп приборы гролюздкн 1 сложн 1 в эксилуатаци-н.

Цель изобретения - уменьшение габаритов прибора, обеспечение бескоитактиото ввод,а 1емпературной волпы в изделие, а также приема и 1)егис рации во.чны термоиреобразовате2

лями, расиоложе1пп 1ми па поверхности изделия.

Цель достигается тем, что в пред.аагаемом прпборе в качестве излучателя температурпых воли использоваи инфракрасный источник, излучение которого при помощи специальпо зеркальной системы собпрается на поверхпост пзделия. Си.пусондальиый или импульспый режим возбу/кдення температурной волны обеепечивается с помощью специального модулпрующего устройства, которое позволяет регулировать частоту и длительность темиературпых волн в ппфоких пределах. Прием температурной волпы осуществляется двумя пли песколькими термопреобразователями, которые преобразуют ее в электрический сщпал. После усиления сигнал наблюдают иа 1егпстрирующ,ем устро1 ктве со сдвигом, соответствуюЩИМ времени распространепия вол1НЛ между двумя или иесколькпми ириемпнками.

При известных значениях времепп распростраиенпя волны и расстояния между преоб 1азователями скорость температурной во/ты измеряется как отношение расстояиия к време.П распространения. Точность змерення иси ьпиается благодаря тому, что время раепрост)анеиия температурной волпы репгстрируется с малой погрешностью. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого прибора.

Прибор содержит излучатель / температурных волБ, сигнализатор 2 готовности излучателя, блок 3 автоматического и ручного упра-вления, модулятор 4, стабилизированный блок 5 питания, приемники 5 и 7 теплового излучения, измерительные мосты 8 и 9, стабилизированный блок 10 питания, усилители // и 12, регистрирующее устроргство 13.

Работает фибор следующим образом.

Излучатель 1 служит для излучения мощного теплового потока. Инфракрасное излучение галогенной лампы с помощью специальной зеркальной системы превращается в направленный сфокусированный тепловой поток 14. Сигнализатор 2 готовности излучателя сигнализирует о выходе излучателя на заданный тепловой режим. Модулятор 4 служит для модуляцпн теплового потока и позволяет создавать синусоидальный или импульсный режим возбуждения температурной волны и регулировать длительность и частоту повторения тепловых импульсов. Блок 3 служит для ручного и автоматического управления контроля блоками /, 2, 4, 5, в нем находятся контролирующие приборы, переключатели и т. д. В частности, блок 3 задает и регулирует температурный режим теплового потока.

Стабилизированный блок 5 питания повышает стабильность работы излучателя и модулятора. Приемники 5, 7 теплового излучения включены в измерительные мосты 8, 9 и служат для регистрации температурных воли, возникающих в образце У5, путем преобразования их в электрический сигнал. Приемники 5 и 7 закрыты тсилоизоляционньгм кожухом от случайного воздействия тепловых пото-ков Биешней среды. Усилители 11 и 12 служат для усиления электрических сигналов, поступающих с измерительных мостов. Регистрирующее устройство 13 служит для регистрации амплитуд электросигналов и точного определения времени распространения температурных волн. .

После включения б;1оков иитаиия с иомощью блока автоматического и ручного управления устанавливаются температура, длительиость и частота повторения тепловых импульсов. При разогреве нагревательного элемеита излучателя до заданной температуры

срабатывает сигнализатор готовности излучателя, включается модулирующее устройство, и излучатель посылает сфокусированные тепловые импульсы на поверхность испытуемого образца 15. Одновременно с излучаемыми тепловыми импульсами на регистрирующее устройство 13 поступают электрические импульсы с модулятора, которые в дальнейшем используются в регистрирующем устройстве в качестве отметки начала посылки теплоаых импульсов.

Мощный инфракрасный поток проникает вглубь материала и возбуждает температурную волну по всему сечению материала. Эта волна распространяется в материале и преобразуется в электрические сигналы спачала измерительным мостом 8, а затем измерительным мостом 9, так как приемники 6 и 7 теплового излучения устанавливаются на материале на определенном расстоя;нии от другого. За счет этого электрические сигналы, поступающие на вход усилителей //, 12, оказываются сдвинутыми во времени.

Коэфф1щиент усиления усилителей выбран тал, чтобы полезный сигпал на их выходе, соогветствующий малым амплитудам те: 1иературиой волны, значительно превосходил уровень niyMOB. С выходов усилителеГ; электрические сигналы поступают иа вход регистрирующего устройства 13, где регистрируются амплитуда и время расиространеиия температуриой волны и определяется скорость ее распространеиля.

Предмет и з о б р е т е и и я

Прибор для определения скорости че.мпературных волн в изделиях без их разрушения, содержащий излучатель тем пературных волн, блО:К автоматического и ручного управления излучателем, модулятор, два стабилизированных блока питания, два приемника теплового излучения, два усилителя и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что., с целью обеспечения бесконтактного ввода и приема температурной волны, применен инфракрасиый иагрбватель с зеркально-оптической системой, излучение которого воснринимается приемниками, установленными иа заданном расстоянии один от другого.

Г I 5 j

L

г1

.n.

Jl«J

J