Способ определения температуро-проводности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 9)8 01 Б 25 18 ЬЕЬАЬ( ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ным точечным источнико гистрации избыточной т поверхности эталонов и образцов датчиком темп жущимся вдоль поверхно и исследуемых образцов источника, измерении в тания избыточной темпе нуля до ее предельного по которому судят об и метре, о т л и ч а ю щ тем. что, с целью повыш измерений неоднородных одновременно на участк избыточной температуры мя уменьшения избыточно туры от ее"предельного нуля, по которому опред пературопроводность на э е ения точнообразцов,х уменьшенизмеряют вй темперазначения деляют темэтих участк и ах ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 215/18-25.84, Бюл. У 11Попововский ордена Трудовогонамени геолого-разведочтут им. Серго Орджоникидзе29.7(088.8)торское свидетельство СССРР 3432711/18-25,Н 25/18 у 25.0183 аорское свидетельство СССРР 3456631/18-25,Я 25/18, 18, 01, 83,;(56) 1.Лв по заявке кл. О 01 2, Авт по заявке кл. С 01(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ, заключающийся в теловом воздействии на эталоны и исследуемые образцы подвижным импульс нергии, р мпературы исследуемых ратуры,двити эталонов со скоростью емени нарасатуры от значения, комом пара- йИзобретение относится к технической Физике и может быть использовано при определении теплоФизических свойств твердых тел.Известен способ определения температуропроводности материалов, заключающийся в том, что нагрев исследуемых образцов осуществляют подвижным точечным источником тепловой энергии, при этом регистрируют процесс изменения температуры в точке контроля, расположенной на нагреваемой поверхности образца и неподвижной относительно образца. Температуропроводность образца определяют, измерив интервал времени от момента начала удаления точечного источника энергии от данной точки до момента достижения регистрируемой избыточной температурой своего максимального значения 13Недостатками данного способа являются необходимость измерения скорости источника, расстояния от точки регистрации температуры до линии нагрева, а также необходимость. переноса точки измерения температуры дискретно с образца на образец, что снижает точность измерений, усложняет процесс и снижает производительность измерений.Известен способ определения температуропроводности, заключающийся в тепловом воздействии на эталоны и исследуемые образцы подвижным точечным источником энергии, регистрации избыточной температуры поверхности эталонов исследуемых образцов датчиком температуры,движущимся вдоль поверхности эталонов и исследуемых образцов со скоростью источника, измерении времени нарастания избыточной температуры от нуля до ее предельНого значения по которому судят об искомом параметре 23.Однако в известном способе определения температуропроводности материалов, температуропроводность образцов определяют только по времени нарастания избыточной температуры от нуля до ее предельного значения. При выключении источника проходит определенное время, пока избыточная температура уменьшится до нуля, после чего только вновь можно включать источник энергии, регистрировать период нарастания избыточной температуры и т,д при этом участок поверхности, который находится между двумя соседними участками нарастания избыточной температуры и на котором происходит уменьшение избыточной температуры от ее предельного значения до нуля, пропадает.для измерений. Это снижает эФФективность измерений, так как ухудшается точность измеренийтемпературопроводности однородныхобразцов из-за отсутствия возможности повысить число измерений путем использования участков уменьше 5 ния температуры для включения источника и определения времени нарастания избыточной температуры,а также понижается достоверностьопределения распределения темпера 10 туропроводности по поверхности неоднородных образцов (например,образцов горных пород ) из-за отсутствия возможности определить температуропроводность на участках поверхности неоднородных образцов,приходящихся на период уменьшенияизбыточной температуры,Целью изобретения является повышение точности измерений неоднородных образцов,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу определения температуропроводности материалов, заключающемуся в тепловом воз 5 действии на эталоны и исследуемыеобразцы подвижным импульсным точеч-ным источником энергии, регистрацииизбыточной температуры поверхностиэталонов и исследуемых образцовдатчиком. температуры, движущимсявдоль поверхности эталонов и исследуемых образцов со скоростью источника, измерении времени нарастанияизбыточной температуры от нуля доее предельного значения, по котороЗ 5 му судят об искомом параметре, одновременно на участках уменьшения избыточной температуры измерящт времяУменьшения избыточной температуры1от ее предельного значения до нуляР40 по которому определяют температуропроводность на этих участках,На чертеже приведены зависимостьмощности подвижного импульсного точечного источника от времени (кри 45 вая а)и кривая изменения избыточнойтемпературы эталона или образца вовремени, регистрируемая датчикомтемпературы в процессе нагреваэталона или образца подвижным им 50 пульсным точечным источником (кривая б),1Обозначения на чертеже:- мощность источника; 1 - время; 8 - избыточная температура нагреваемойповерхности образца;О - предельноезначение избыточной температуры 1- время нарастания избыточнойтемпературы от нуля до ее предельногозначения; 2 - время уменьшения из 60 быточной температуры до ее предельного значения до нуля.Сущность предлагаемого способазаключается в следующем.Подвижный импульсный точечный65 источник энергии (например, луч ла108150 б го предельного значения Р до нулпри в."гключснии источника,;.,ля Однородного тела равно времени нарастания ь , за которое избыточная температура 6 нарастает от нуля досвоего предельного значения Ор привключении источника, Так как известно, что время л нарастания избыточной температуры В от нуля до еепредельного значения о связано с10 температуропроводностью тела, товремя с уменьшения избыточнойтемпературы О от ее предельногозначения 6 до нуля связано с температуропроводностью тела точно15 такой же зависимостью и может бытьиспользовано для определечия температуропроводности материалов,По результатам измерения временинарастания и уменьшения избыточнойтемпературы для эталонов строят градуировочную зависимость температуропроводности материалов от временинарастания и уменьшения избыточнойтемпературы.По значениям времени нарастанияи уменьшения избыточной температуры,измеренным для исследуемых образцов,и по построенной ранее градуировачной зависимости определяют темпера"туропроводность исследуемых образцов,ВНИИПИ Эаказ 1538/37 Тираж 823 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 зера) перемещают с постоянной скоростью на поверхности расположенных последовательно эталонов и исследуемых образцов, изменяя мощность источника в зависимости от временитак, как это показано на чертеже на кривой а, т,е, включая источник в моменты времени С ,С и т.д. и1 3выключая его в моменты времениЭ С 4 и т.д, При этом интервалы времени С -С 4, С -С и т.д, действия источника и интервалы времени3 ут.д в течение которых источник выключен, выбирают такими, чтобы избыточная температура 6 успевала в периоды Сг-с у с 4-СЗ иг лф "4 3 т,д. действия источнйка достичь своего предельного значения 6, а в периоды Сз-С и т.д., когда источник выключен, успевала бы уменьшиться от своего предельного значения 6 О до нуля, как это показано на чертеже на кривой о".Датчиком температуры, перемешающимся вдоль нагреваемой поверхности эталонов и исследуемых образцов со скоростью, равной скорости движения источника, регистрируют избыточную температуру О нагреваемой поверхности эталонов и исследуемых образцов, что можно осуществить, например, путем регистрации электромагнитного излучения поверхности. Изменение избыточной температуры 6 со временем С имеет вид кривой О, представленной на чертеже.По кривой изменения избыточной температуры 9 с течением времениизмеряют время ь нарастаний избыточной температуры В от нуля до ее предельного значения баи время Т 2 уменьшения избыточной температу ры от ее предельного значения В до нуля для эталонов и исследуемых образцов.Согласно методу фиктивных источников и стоков выключение подвижно го точечного источника энергии постоянной мощности равносильно включению подвижного точечного стока энергии такой же поглощаемой мощности при действующем фиктивном 50 подвижном точечном источнике энергии, Процесс уменьшения избыточной температуры нагреваемой поверхности с течением времени при этом описывается точно так же, как процесс нарастания избыточной температуры после включения подвижного точечного источника энергии, Поэтому время т, за которое избыточная температура О уменьшается от своеПреимущество предлагаемого способа по сравнению с известным за -ключается в том, что он позволяетвдвое чаще проводить измерения температуропроводности каждого образцапо мере движения источника.и,тем.самым, повысить точность измеренийпутем уменьшения случайной погрешности, Кроме того, при определении температуропроводности горныхпород, отличающихся неоднородностьюсостава, предлагаемый способ позволяет повысить детальность изучениятемпературопроводности горных пород,так как обеспечивает измерениетемпературопроводности с большейдискретностью по поверхности исследуемых образцов, чем известныйспособ,Предлагаемый способ может бытьиспользован, например, для определения температуропроводности горных пород. Технико-экономическаяэффективность предложенного способа заключается в повышении точности измерений за счет малых случайныхпогрешностей и в повышении детальности изучения температуропровоцности горных пород путем уменьшенияшага измерений,