Устройство для определения теплоемкости материалов Советский патент 1976 года по МПК G01N25/20 

оболочками 2, 3, в который помешен мета/ишческий образец 4, внутренний источ

ник. нагрева 5 образца, истошик нагрева, 6 образца с низкой теплопроводностью, датчик разности температур 7 образца и первой теплоизолирующей оболочки, усилитель сигнала разности температуры 8 образца и первой теплоизолирующей обо- I почки, регулятор мощности нагрева 9 j первой тепуюизолирующей оболочки с бло-1 ком питания, датчик разности температур 10 образца и второй теплоизолирующей оболочки, усилитель сигнала разности температур 11 образца и второй теплоизолирующей оболочки, регулЕТОр мощности нагрева 12 второй теплоизолирующей оболочки, прецизионный задатчик прог раммы 13, усилитель разности сигналов 14 от задатчика и датчика -температуры образца, регулятор программного нагрева образца 15, блок автоматического поиска и выхода на рабочий режим 16, стабилизированный источник нагрева 17 образца, блок коммутации 18 | нагрева в режимах с постоянной скорое- тью нагрева и при посто1шной калиброванной мощности нагревателя, самописец 19 блока регистрации температурной зависимости истинной теплоемкости, блок формирования сигнала поправки 20 на теплоемкость деталей калориметра, соединенный с суммирующим блоком 21, блок формирования сигнала обратной ско рости нагрева 22, термопары температуры образца 23, 24 и датчик контроля мощности 25.

Устройство работает следующим образом.:

Алгебраически суммированный сигнал задатчика температуры образца 13 и термопары образца 24 подается через усилитель сигнала 14 на регулятор 15 Чфограммного нагрева образца. С помощью регулятора программного нагрева образна 15 и блока автоматического поиска и выхода на режим 16 производится нагрев образца стабилизированным источником питания 17 через датчик контроля мощности 25, расходуемой на нагрев образца. При этом автоматически создаются квазиа1диабатические условия образца благодаря сигналам датчиков разности температур образца - и первой и второй теплоизолирующих оболочек на выход соответствующих терморегуляторов 9 и 12.

При выполнении режима нагрева образца, заданного за датчиком 13, с повышением температуры образца изменя-

етсу мощность нагревателя. При атом датчик контроля мощности 25 формирует сигнал, пропорциональный (при соблюдении квазиадиабатических условий) тепло-i емкости материала. Самописец 19 регистрирует истинную теплоемкость мате- риала с хорошей теплопроводностью в зависимости от температуры. Синхронно b изменением температуры образца блок 20 формирует сигнал поправки на теплоемкость деталей калориметра, В ходе и мерения сигнал поправки алгебраически ; суммируется с измеряемой величиной в i блоке суммирования 21.|

При выполнении режима нагрева обраэ да при постоянной калиброванной мощно- сти (в случае использования материалов с низким коэффициентом теплопроводности, когда нагрёв. образца с постоянной скоростью затруд1аен), задатчнком служит

измеритель мощности 25, зафиксированный на определенном уровне сигнала. Нагрев образца производится внутренним нагревателем 5, который с помощью блока коммутации 18 соединен с системой программного нагрева образца.

Для улучшения равномерности нагрева образца нагреватель запрессован в образец при его изготовлении. Для увеличв-:ния точности показания термопары также j

о запрессованы в образец.

При повыщении температуры образца сигнал с термопары подается в блок формирования 22, где вырабатывается сигнал обратной скорости нагрева, пропорцнональ

ный (при соблюдении квдзиадиаба гических, условий) истинной теплоемкости матери- , ала. Сигнал поправки на теплоемкость j деталей калориметра блок 20 модулирует в масштабе обратной скорости наг-рева, aj

теплоемкость определяется как результат алгебраического суммирования обратной ркорости нагрева и сигнала поправки в 1блоке суммирования 21.

Таким образом, самописед регистр рует температурную зависимость истинной теплоемкости.

На регистрирующем комплексе устрой- стьа предусмотрен выход на ЭВМ.

Таким образом, устройство позволяет определять температур1:ую зависимость истинной теплоемкости как материалов с хорощей теплопроводностью, Hanpjb-tep м& таллических образцов, так и материалов с низкой теплопроводностью, например . окислов металлов, огнеупоров и т. д. ;

В случае измерения теплоеь:кости ме-таллических образцов, установка работает по первому режиму, т, е. образец нагревается с постоянной скоростыо. что обеспечивается регулятором прси-.тзаммноs

jTO Haipeea об1тазца J.S, При этом, если образец находится в квазиациабатических условиях, истшшая теплоемкость nponoj 1шональна мощности, расходуемой на я грев, образца, т. е. датчик измерения МОЩНОСТИ 25 формирует сигнал, nponoi циональный теплоемкости материала,

При определении же теплоемкости ьюериалов с низким коэффициентом теплопроводности, например окислов металлов когда поддержание постоянной скорости i нагрева затруднено, устройство работает по второму режиму - при постоянной {мощности нагрева. При этом в случае 1:;облюдений квазиадиабатических условий теплоемкость пропорциональна обратной ркорости нагрева. Сигнал обратной скорости яагрева формируется в блоке 22. Для повышения точности получаемых результатов при работе устройства в обоних режимах вводятся поправки на тепло |емкос1ъ деталей калориметра. Следовав {тельно, пре рнное устройство для определения теплоемкости позволяет рас- ширить возможности определения темп&гратурной зависимости истшшой теплоем{кости материалов с высоким и низким коэффициентная теплопроводности, повы513304

)

|сигь точлисть uu-iyiaciNajx {юпультячоо,

iynpOCTKTb ПрОЦ&СС (iJ)i;llHH л ((jKlJaTjrrL.

время его провед шии.

|формула изоб; етення

I Устройство для определения теплоем{кости материалов, содержащее калориметр, систему поддержания квааиадиаб тнческвх условий с теплонэотфуххцей оболочкой, схемы измерения,Трегулировааия и регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точноств, оно содержит вторую теплоизолирующую оболочку, а в схему измерения введены дополн1ггельный датчик разности | еьв1ератур ;образ1ьэ и второй тепло иаолирующей оболочки и це1Ш программного нагрева образца, вклк}чающая ; пр&иизион1ЫЙ з шатчик программы и блок автомат{тяческого поиска и выхода на рабочий режим в зависимости от теплоемкости эбразца, а в схему регистрации |введен, блок формирования сигнала об1затной скорости нагрева и блок формирования сиг. нала поправки на теплоемкость деталей калориметра, соединенный с суммирующим блоком;

22

/J

1

/7