Способ определения температуропроводности материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК РЕТЕ К АВТОРСКО ИДЕП.ЛЬС где Ьтерфереренияхиэмередвух зн ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР .(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ.1545761; кл. 6 01 И 25/18, 1990.Ивакин Е.В. и др. Дифракционно-Фазовый метод измерения коэффициента температуропроводности жидкостей. Препринт 623, Институт физики АН БССР, Минск, 1.991.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМП;РАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к теплофиэическим измерениям и может быть использовано при определении температуропроводности жидкостей и твердых материалов. Сущность: способ определения температуропроводноети материалов включает облучение материала светом, имеющим периодическое распределение интенсивности по гармониИзобретение относится к теплофизичв. ским измерениям и может быть использовано при определении температуропроеодности жидкостей и твердых материалов,Целью изобретения является повышение точности измерений.Цель достигается тем, что по способу определения температуропроводности материалов, который включает облучение материала светом, имеющим распределение плотности мощности гармонического вида во времени и в пространстве, формировай)з 6 01 й 25/18, 6 03 Н 1/О 6 01 В 9/021 ческому закону во времени и в пространстве. За счет поглощения. света в материале формируют тепловую дифракционную решетку и освещают ее зондирующим пучком света, Интенсивность зондирующего пучка света модулируют по гармоническому закону, варьируют разность фаз между колебайиями интенсивности формирующего и зондирующего излучений, фиксируют экстремальные значения интенсивности постоянной компоненты дифрагированного света, Измеряютразность фаз при этих значениях и определяют температуропроводЬ 1 -й ность из уравнения щ(р - уг) -к+ -Ж к = (Л 1,г Р 1,г)/2 л; Л 1,г - период иннционной картины при двух измеР 1,г - частота модуляции при двух иях; у 1,г - Фазы, измеренные при чениях А 1 ил. ние в материале тепловой дифракционной решетки и освещение материала эондирую. щим пучком света,дополнительноосуществляют модуляцию интенсивности зондирующего пучка света по гармоническому закону, варьируют разность фаз между колебаниями интенсивностей записывающего и зондирующего излучений, фиксируют экстремальное (максимальное или минимальное) значение интенсивности постоянной компоненты дифрагированного света, измеряют разность Фаэ при этом значении и определяюттемпературопроводность из уравненияй - етцЬ 1 - Ю) - д, дркЛ 1,2 т 1,2,где Й,гЛ 1,2 - период интерференционной картины при двух измерениях;м,г - частота модуляции излучения при двух измерениях;1,2 - фазы, измеренные при двух значениях Ь.Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для его реализации.Процесс измерения температуропроводности сводится к следующему. Устанавливают частоту модуляции и 1, интенсивности формирующего и зондирующего излучений и регистрируют постоянный сигнал дифракции. Путем измерения разности фаз между указанными модуляциями добиваются того, чтобы сигнал дифракции был максимален или минимален (при этом у=0,2 л; или р =Ж, Зж соответственно),По фаэометру снимают первый отсчет угла р 1 =р 1 +Ар, где Ьр - аппаратный сдвиг фазы в электрических и оптических цепях, постоянный для данной системы;тЩР 1; И = 2 ли йЯ К Далее изменяют частоту модуляции ю или период интерференции Ли при максимальном или минимальном сигнале дифракции снимают второй отсчетй 4,гдещ 1 а = .Берут разность отсчетов фазометраи из соотношениягде Ь,г -, определяют к,Жгй,гГ 1 о предлагаемому способу фазовые измерения осуществляются с сигналами заведомо большей интенсивности (например, это могут быть сигналы, подаваемые от ис точника переменного напряжения на электрооптические модуляторы), достигающими нескольких десятков и даже сотен вольт.Эти сигналы не нуждаются в фильтрации или усилении и используются непосредственно для измерения разности фаз.По предлагаемому способу постоянныйсигналдифрагированного излучения служит, индикатором, по которому дважды в течение измерений определяют соответствую щие разности фаз, Поскольку сигналпостоянный, нет необходимости в его резо- .нансной фильтрации.Изобретение иллюстрируется следующим примером. С помощью лазерного источ ника 1 непрерывного действия, модулятора 2и интерферометра 3 в исследуемом образце, 4 формируют интерференционную картину как результат интерференции двух когерентных световых пучков 5 и 6, сформированных 25 интерферометром 3, Одновременно световым пучком от лазера 7 непрерывногодействия, промодулированным модулятором 8, зондируют исследуемый образец. Оба модулятора 2 и 8 управляются одним источником 30 9 гармонически изменяющегося напряжения. При этом модулятор 2 питается напрямую, а модулятор 8- через фазосдвигающее устройство 10.В исследуемом образце вследствие по глощения света от лазера. 1 и тепловыделения формируется тепловая дифракционная решетка. На этой решетке дифрагирует свет лазера 7. В результате дифракции вознйкает дифрагированный пучок 11, который 40 фильтруют диафрагмой 12 и преобразуют вэлектрический сигнал с помощью фотоприемника 13, Постоянный сигнал измеряют с помощью микровольтметра 14. Устанавливают в источйике 9 питания частоту ю 1 и 45 путем изменения сдвига фаз фазосдвигающим устройством 10 добиваются экстремального (минимального или максимального) показания на микровольтметре 14. При этом сйимают первый отсчет фазы по фазометру 15. Повторяют эти измерения при частоте эг.На основании полученных данных вычисляют температуропроводность образца.формула изобретенияСпособ определения температуропроводности материалов, включающий облучение материала светом, имеющим распределение плотности мощности по гармоническому закону во времени и пространстве, формирование в материале тепловой(4 д н 1 Л) Е 4 оставитель Е. Ивакинехред М,Моргентал Корректор Н, Милюкова дактор Л, Волкова Тираж рственного комитета по 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 2027 ВНИИПИ Гос и ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул,Гагарина, 10 дифракционной решетки, освещение материала зондирующим пучком света. о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно модулируют интенсивность зондирующего света по гармоническому закону, варьируют разность фаз между колебаниями интенсивностей формирующего и зондирующего излучений, фиксируют экстремальное значение интенсивности постоянной компоненты дифрагированного света, измеряют разность фаэ при этомзначении и определяют температуропроводность из уравне- ния Л 1.2 - период интерференционной кар- тины при двух измерениях;т 1,2 - . частота модуляции излучения и ри двух измерениях; еу)1,2 - Фазы, измеренные при двух.измерениях,