Способ определения интегральной излучательной способности материалов Советский патент 1978 года по МПК G01J5/12 

Изобретение относигея к способам оп редеггения геплофизических свойсгв, например интегральной излучагельной способносги магериалов. Известен способ калориметрического спределення интегральной излучагельной способности, основанный на измерении мощности, подводимой к образцу . Пр этом необходимо измерить истинную температуру излучающей поверхности, что очень сложно, поэтому погрешность опре- деления излучательной способности, особенно при высоких температурах, велика. Известен способ определения интеграль ной излуча тельной способности мат иалов основанный на измерении мощности, подво ДИМОЙ к излучающему образцу, окруженному экраном 2j . Полная излучательная способность В. накаливаемой током нити определяется по выделяемой в образце постоянной мощнооти W при постоянной температуре офазца Т eo w/crsT, где G - посто5шная Стефана S - площадь поверхности излучения. Мощность W определяется по напряжению на центральной части образца и по току, текущему через образец. Истинная температура образца, входящая в расчетную формулу в четвертой степени, определяется косвенно по сопротмвленв ю или по монохроматической яркости образца. Следовательно, погрещность измерения излучательной способности зависит от точности измерения других величин и поэтому может быть значительной. Целью изобретения является повышение точности определения. Поставленная цель достигается тем, что создают колебания мощности, подводимой к , противофазные колебаниям температуры экрана, подбирают амплигуду колебаний мощности, при которой амплитуда колебаний температуры образца равна нулю, и определяют интегральную излучагельную способность образца по формуле Р о 4С55т|вз 63 где Р - амплитуда колебаний мощности, подводимой к образцу; -постоянная Стефана-Больцмана; -площадь поверхности излучения; Та - средняя температура экрана; О-а амплитуда колебаний температуры экрана. На чертеже приведена функциональная схема одного из устройств, реализующих предлагаемый способ. В вакуумной камере 1 помещены проволочный образец 2 с потенциальными вЫ водами 3 и подогреваемый цилиндрический А г. экран 4 с термопарой 5. Тепловой режим образца создается схемой, содержапгей звуковой генератор 6, модуляторы 7, и усилители 8 и 9 мощности, источни ки 1О, 11 постоянного тока. Измерительная схема содержит потенциометр 12 с самопишущим прибором 13, фильтр 14 низких частот, милливольтметр 15, образ цовый резистор 16, переключатели 17 и 18. . Низкочастотное напряжение от генератора 6 модулируется по амплитуде модулятором 7, и поступает на вход усилителя 8. Усиленное напряжение подается на образец, в результате чего в нем выцеляется мощность W-PO sintuJt, (1). где PC постоянная составляющая мощ - ности, подводимой к образцу. ои - частота модуляции. Э1фан подогревается аналогичным образом. С помощью модулятора 7 и усилителя 9 в экране создаются периодические колебания температуры около среднего значения с той же частотой модуляции T3 Tg- -Q-3S-in(uui:4 р), где ft-сдв фаз. . Модуляторы 7. и 7 выполнены таким образом, что между колебаниями мощности в образце и колебаниями температуры экрана можно устанавливать необходимый сдвиг фаз р. Средние температуры обраэ ца и экрана задаются с помощью источни ков 1О, 11 постоянного тока. Колебания температуры экрана и его средняя температура определяются по гер моэдс термопары 5 с помощью потенцио- метра 12. Колебания термоэдс записываются на приборе 13. Средняя температура образца и амплитуда ее колебанийопределяются потенциэметрически по сопротивлению образца. Для этого используется схема измерения термоэдс термопары с фильтром 14 низких частот (при cooi 4 етствующем положении переключателя 18). мплитуда колебаний мощности, подводиой к образцу, определяется милливольт етром 15, измеряющим напряжение на отенциальных выводах 3 и на образцоом резисторе 16, Регулируя модуляторы 7, и 7 , полуают противофазные колебания температуры экрана и мощности, подводимой к об- разцу. В этом случаеТд Тз -в-д51ПСшг 11), и уравнение теплового баланса для. олебаний температуры образца имеет вид P.&intDr- K e s{h(cuJTt7)42) - dTЭ э f дет теплоемкость образца; К , К - производные .взаимной теплоотдачи образца и экрана по температуре. Иа решения уравнения (2) получают выражение для амплитуды колебаний томперагуры образца: р-Ка0а 3 . /фо (3) Амплитуда колебаний -0 обращается в нуль,, если выполняется равенстве ,&. в случае теплообмена излучением K,,-4(, где Е( приведенный коэфДнщиеит черноты излучения системы обр.азец - экран, практически равный интегральной излучательной способности образца, если его .цкаметр и язлучагельная способность много меньше диаметра и иалучательной способности экрана, С четом этого, из равенства (4) получают формулу для вычисления интегральной нзлучательной способности образца: Г ° 4(5-5 т-©. В полученнуто расчетную формулу не входят значения температуры образца и амплитуды ее колебаний. Ориентировочное значение температуры, необходимое для отнесения измеренной степени черноты образца к его температуре, может быть найденрг например, по зависимости сопротив- левйя образца от его температуры,- Средняя температура экрана может быть сделана значительно меньше средней температуры образца и поэтому величины Т , входящие в уравнение (5), могут быть определены с большой точностью.

Таким образом, для определения иалучательной способносгн предлагаемым способом не требуется точного знания истинной температуры образца. Это повышает точность измерения 0 образца, особенно в S области высоких температур, где измерение истинной температуры связано с боль шими погрешностями. Важным преимуществ вом предлагаемого способа является возможность проводить сравнительные изме- tO рения излучательной способности разт1ч ных материалов, так как величина Т , 0 может быть сделана постоянной в опытах с различными образцами. Формула изобретения

Способ определения интегральной излу- нательной способности материалов, осно; ванный на измерении мощности, подводи- 20 мой к излучающему образцу, окруженному экраном, отличающийся тем, что, с целью пов1г1шения точности определения, создают колебания мпщносги, по&ВОДИМ01 к образцу, противофазные колебаниям температуры экрана, подбирают амплитуду колебаний мощности, при которой амплитуда колебаний температуры образца равна кулю и определяют излучательную способность образца по формуле:

р о ТJ е-.

Р - амплитуда колебаний мощности,

где

подводимой к образцу; 0 - постоянная Стефана-Больцмана; S - площадь поверхности излучения; Тд- средняя температура экрана;

fS д- амплитуда колебаний температуры экрана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Деевп R-B-and otfiers.Journaeof Appe..3i,l3e2,-f960.

2.Wo -tefng A.G-Temperatu e,ts measurement and in science a indusil-:/.voe-,H4f, NV, f94-t.