39 ности, если считать их равными. В этом способе предполагается изотерми ность образца по объёму, в том числе его лицевой и обратной поверхностей 121. . Однако этот способ имеет низкую точность определения поглощательнрй и излучательной способности на образцах, имеющих низкую теплопроводность, так как на таких образцах температуры лицевой и обратной по|верхностей могут существенно различаться. С еще большей погрешностью определяется излучательная способность, поскольку для большинства источников излучения поглощательная способность не равна излучательной. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем что в способе определения поглощательной и излучательной способности слабоселективных покрытий на неметал лических материалах, включающем осве щение образца и двух металлических различающ пластин, имеющих покрытия, еся отношением поглощательной и излу чательной способности, измерение температуры образца и двух металлических пластин и плотности лучистого потока источника излучения, металлические пластины устанавливают перед исследуемой поверхностью образца, помещают образец в металлическую яче ку, нагревают ее и поддерживают темп равной температуре об ратуру ячейки разца, а излучательную и поглощател ную способности покрытия определяют по формулам. O/Al-T AI л ЧггУч / / л я I -излучательная способность , -поглощательная способность Т - температура-, Ец - плотность лучистного поток источника излучения; ё - постоянная Стефана-Больцма на,индексы 0,1,2 относятся соответственно к образцу, первой и второй металлическим пластинам. Кроме того, температуру образца измеряют на глубине h 0,25 Н от исследуемой поверхности образца, где Н - толщина образца. На чертеже показана схема устрой.ства, реализующего предлагаемый способ. Устройство для реализации способа содержит металлические пластины 1 и 2, вакуумную камеру 3 с зачерненными и охлаждаемыми до криогенных температур стенками, имитатор солнечного излучения k, приемник 5 для измерения имитируемого солнечного потока, препарированную термопарами нагреваемую медную ячейку 6.Исследуемый образец 7 представляет собой пластину с размерами, например, 150x150x10 мм, на лицевую поверхность которой нанесено исследуемое покрытие. На глубине 1,5 - 2,5 мм от лицевой поверхности нем находится датчик температурыспаи термопары 8. Для испытания образец вставляют в ячеку - снабженную омическим нагревателем медную коробку с внутренними размерами также 150x150x10 мм и толщиной стенок 1 мм, при этом обратной и боковой поверхностями образец плотно прилегает к стенкам коробки. Затем ячейку с образцом подвешивают на координатнике в зоне светового потока солнечного имитатора. Далее в центре перед образцом на расстоянии.10 мм устанавливают : препарированные термопарами две ме- таллических пластины 1 и 2 диаметром 5 мм, причем на них наносят покры различающиеся между собой отношением А/Е, например, белая и черная эмали АК-512, у которых А/Е соответственно 0,35 и 1. Измерения проводятся в следующей последовательности. Камеру закрывают, вакуумируют до давления мм Нд, стенки камеры охлаждают жидким азотом до криог генной температуры t 1% С и после этого включают имитатор солнечного излучения. В процессе нагрева образца и после выхода на стационарный режим измеряют температуру образца TO и ячейки Т, причем с помощью нагревателя ячейки поддерживают равенство температур . Следовательно, обеспечивается абсолютная теплоизоляция обратной и боковой поверхностей образца и для температуры исследуемой поверхности образца Т., выполТ. Таким няется условие: разом, установка спая термопары в образце на глубине h40,2S Н позволя5ет определить температуру исследуемо поверхности без нарушения покрытия н ней. В то же время для сведения к минимуму погрешностей определения Т,, из-за погрешностей измерения температур образца и ячейки нецелесообраз но устанавливать спаи термопары на большой глубине. В практическом эксперименте из-за неидеальности средст измерения и регулирования температур всегда имеет место разность Т. -Т VTo-Tj где разность температур в правой части обусловлена погрешностями измерения и регулирования температур образца и ячейки. Таким образом, для принятой глубины установки спая термопары указанная погрешность равняется Т,,,33(). Погрешность определения поверхностной температуры обусловлена установкой спая термопары на глубине ,25 Н от исследуемой поверхности и составляет менее 0,1, Величины покрытия на образце опреде 1яют ся на стационарном режиме из решения iуравнений теплового баланса образца и пластин и баланса лучистых потоков ,, (з; . (E,4E,).cL,goiTj «.Tt.H . где Е(,р плотность отражения от образца лучистого пото ка , oLpdij - поглощательная способность покрытия на металлических пластинах по отношению к собственному излучению образца. Учитывая, что образец и пластины излучают в инфракрасном спектре, нет рудно подобрать покрытия, у которых и dL((2. Тогда из решения урав нений v3) - 5) получаются соотношения 1) и (.2) t из которых определяются АО ,€о Варьируя интенсивность источника излучения, можно нагревать образец до различных температур, и,таким образом, получать температурные зависимости ),6д (Т) покрытия на образце. По сравнению с известными способа ми предлагаемый способ имеет следую7|Щие преимущества. В одном испытании определяются основные радиационные характеристики, включающая излучатель ную способность, покрытия на неметаллическом материале, а также температура исследуемой поверхности на образце определяется с высокой точностью без нарушения покрытий на ней. Как правило, при измерениях поверхностных температур на неметаллических материалах датчики температуры - спаи термопар приклеивают, к поверхности с помощью термостойкоего клея или приваривают к металлической пластине, которую свободно кладут или прижимают к исслед/емой поверхности. Основные погрешности измерения при этом обусловлены тем, что трудно обеспечить надежный тепловой контакт между поверхностью и датчиком температуры, элементы крепления температурного датчика (клей,пластина} имеют теплофизические, в частности радиационные свойства, отличающиеся от аналоговых свойств образца и поверхности, при отсутствии теплоизоляции образца и наличии теплового потока, проходящего через образец в местах установки температурных датчиков, возникают значительные деформации температурного поля в образе, и,в частности, на поверхности. В результате погреш-f ности измерения поверхностных температур на неметаллических образцах могут достигать нескольких процентов (3-5). В этом случае погрешности определения радиационных характеристик могут составлять 10-20. В предлагаемом способе определения поглощательной и излучательной способности перечислечные выше источники погрешностей устранены. Анализ точности показал, что для стандартных термопар и регистрирукяцих приборов класса 0,5 погрешность определения температуры исследуемой поверхности составляет 0,5-0,6%, а погрешность определения радиационных характеристик покрытий на неметаллических образцах - равняется 3-5%. Таким образом, в предлагаемом способе достигается повыше- ние точности более чем в 2 раза, по сравнению с известными способами опрееления поглощательной и излучательной способности на неметаллических атериалах. Формула изобретения 1. Способ определения поглощательой и излучательной способности слабо
Авторы
Даты
1982-05-15—Публикация
1980-07-18—Подача