Устройство для измерения температуропроводности материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 59 4 ОБРЕТ ПИСАН ВИДЕТЕЛЬСТВ Н ДВТОРСНО и- мскии ин ии приитуте тво СССР 8, 1982.о СССР 8, 1978,ЕНИЯ ТЕМП ИАЛОВ Етеплофибыть исушающем ситс мож ра ия темп повыше ратуротает сл тенияй темп импульсным2 ил,о ра ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Научно-исследовательтут электронной интроскопском политехническом инстим, С.М.Кирова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРРАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕР(57) Изобретение отн зическим измерениям пользовано в теплово контроле. Цель изобр ние точности измерен проводности. Устройс дующим образом. Импульсный источникнагрева нагревает образец с лицевойстороны. Измеритель температуры регистрирует нарастание температуры обратной поверхности образца; Электрический сигнал, пропорциональный квад"рату избыточной температуры,запоминается в цифровом виде в оперативномзапоминающем устройстве (ОЗУ). Вовремя повторного опроса ОЗУ происходит непрерывное сравнение цифровогокода с половиной максимального значения сигнала, В момент равенстваэтих сигналов на индикатор выводитсяномер адреса сравниваемого цифровогокода, пропорциональный характеристическому времени процесса теплопередачи, которое используется для расчетатемпературопроводности. Изобретениепозволяет повысить точность измереуропроводности материалов усторонним способом.1318886 5 10 15 20 40 45 50 55 Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано в тепловом неразрушающем контроле.Целью изобретения является повыше ние точности измерения температуропроводности.На фиг, 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - зависимость температуры и ее квадрата на обратной поверхностиобразца от времени при импульсном нагреве.Устройство для измерения температуропроводности материалов содержит импульсный источник 1 нагрева, последовательно соединенные измеритель 2 температуры и квадратичный усилитель 3, блок 4 определения максимального значения температуры, подключенный к выходу квадратичного усилителя 3, первый регистр 5, подключенный к выходу блока 4 определения максимального значения температуры, аналогоцифровой преобразователь 6, подключенный к выходу квадратичного усилителя 3 и соединенный шиной данных с . первым регистром 5, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 7, соединенное шиной данных с первым регисром 5 .и аналого-цифровым преобразователем 6, устройство 8 сравнения, первый вход которого подключен к выходу первого регистра 5 с сдвигом на разряд, а второй вход подключен к ОЗУ 7, второй регистр 9, вход данных которого соединен шиной адреса записи/считывания с ОЗУ 7, а вход записи подключен к выходу устройства 8 сравнения, контроллер 10, соединен.ный импульсным источником 1 нагрева, аналого-цифровым преобразователем 6, ОЗУ 7 и вторым регистром 8, а также последовательно соединенные с вторымрегистром 9 блок 11 вывода и индикатор .12. Объектом измерения является образец испытуемого материала. В качестве импульсного источника нагрева можно применить лампу-вспышку, в качестве измерителя температуры - инфракрасный пирометр.Характерными точками кривой изменения температуры являются: точка максимальной температуры Тв момент времени сточка, когда сигнал достигает относительного уровня 0,721 от максимального значения и соответствующий момент времени ст , точка, когда сигнал достигает относительно уровня 0,707 от максимального значения и соответствующий момент времени ьтотХарактерными точками кривой 2, представляющей собой квадрат температуры обратной поверхности образца, 1являются: точка максимума Т и момакС мент ьсовпадающий с соответствующим значением для основной температуры, точка, когда сигнал достигает относительного уровня 0,5 и соответствующий момент времени для квадратичной кривой скоторый совпадает с моментом времени ьдля основной кривой, когда температура достигает уровня 0,707.ФРПри включении источника 1 нагрева происходит изменение температуры передней поверхности образца и начи,:нается изменение температуры на его обратной поверхности. Одновременно 25 импульс запуска П источника 1 нагревапоступает на вход контроллера 10,который начинает формировать сигналы запроса аналого-цифрового преоб.разователя (АЦП) 6, работающего вдвоичном коде, а также сигналы управления ОЗУ 7 и адреса записи/считывания ОЗУ 7. Выходной сигнал измерителя 2 температуры поступает через квадратичный усилитель 3 на входы блока4 определения максимального значениятемпературы и АЦП 6. Значение сигнала на выходе усилителя 3 пропорционально квадрату значения сигнала наего входе. Оцифрованные значения сигнала запоминаются в ОЗУ 7. После момента наступления максимального значения температуры в блоке 4 формируется сигнал, который поступает на вход записи первого регистра 5, в котором запоминается максимальное значение оцифрованного сигнала, а также на первый вход контроллера 10, который прекращает вырабатывать сигналы управления и адреса в режиме записи информации в ОЗУ и начинает формировать сигналы управления иВадреса в режиме считывания. Данные с выхода ОЗУ 7 в режиме считывания поступают на второй вход устройства 8 сравнения, первый вход которого подключен к выходу регистра 5 со сдвигом на разряд, таким образом, чтобы осуществлялось деление цифрового значе1318886 ния кода на два, т.е, производился сдвиг на один разряд.Деление на два осуществляется следующим образом, Старший И-й разряд выхода регистра 5 подключен к И- му входному разряду первого входа устройства 8 сравнения, И-й разряд регистра 5 к И-му входному разряду схемы 8 и т.д., а И-й входной разряд устройства сравнения подключен к логическому "0". Если значение цифрового сигнала с выхода ОЗУ 7 становится равным или большим значения сигнала на первом входе схемы 8 сравнения, то устройство сравнения вырабатывает 15 сигнал, поступающий на вход записи второго регистра 9, на вход данных ко. торого поступает код адреса считывания, Это значение пропорциональнохарактеристическому времени процесса 30 теплопередачи, которое выводится на индикатор 12 посредством блока 11 вывода. Коэффициент пропорциональности равен длительности цикла записи в ОЗУ. Одновременно сигнал с выхода 25 схемы 8 сравнения поступает на второй вход контроллера 10, который прекращает формирование всех сигналов и поступает на вход блока 4 для установки его в исходное состояние. 30Таким образом, в устройстве регистрируется квадрат изменения температуры на обратной поверхности образца, подвергаемого импульсному нагреву, и определяется момент времени, когда квадратичный сигнал достигает половины максимального значения. Для исходной кривой этот момент времени соответствует точке, когда температура достигает уровня 0,707 от макси мального значения. Действительно, имеем исходную функцию у = Т, квадратичная функция имеет вид у(смак), на уровне 0,5 значение у =45 , = 0,5 Т(, ). Этому значению соответствует относительный уровень исходной функции уЮ 707 = 0,707 Т(р,п) так как 0,5 = 0,707. Полученное значение 0,707 относительно го уровня близко к оптимальному значению 0,721, которое рекомендуется для измерения температуропроводности 4Устроиство обеспечивает измерениетемпературопроводности в момент времени, близкий к оптимальному, чтопозволяет повысить точность измерения температуропроводности приблизительно на 603.Формула изобретенияУстройство для измерения температуропроводности материалов, содержащее импульсный источник нагрева,измеритель температуры, блок определения максимаЛьного значения температуры, блок вывода и. индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения,в устройство введены квадратичный усилитель, аналого-циФровой преобразователь, первый .регистр, оперативноезапоминающее устройство, контроллер,устройство сравнения, второй регистр,причем квадратичный усилитель подключен между выходом измерителя температуры и первым входом блока определения максимального значения температуры, первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом квадратичного усилителя, а второй вход - с первым выходом контроллера, оперативное запоминающее устройство соединено шинами управления и адреса записи/считывания с контроллероми шиной данных - с аналого-цифровымпреобразователем, вход данных первого регистра подключен к шине данных,а вход записи - к выходу блока определения максимального значения температуры и к первому входу контроллера, первый вход устройства сравнения подключен к выходу первого регистра со сдвигом на разряд, а второйвход - к выходу оперативного запоминающего устройства, вход данных второго регистра подключен к шине адресазаписи/считывания, вход записи подключен к выходу устройства сравнения, а выход - к входу блока вывода,выход схемы сравнения соединен свторым входом блока определения максимального значения температуры ивторым входом контроллера, третийвход контроллера соединен с входомимпульсного источника нагрева и кнопкой пуска,1318886 ОЗО 7 О Ц 7 а Составитель В.ГусевТехред А.Кравчук Коррект Редактор А.Шанд и Тираж 77 бГосударстсвенного комитета лам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская на аказ 2502/Зб ЗИИИПИ по де 113035, ИодписнССР ч/5 оектная,ор Производственно-полиграфическое предприятие,