Устройство для измерения интегральной излучательной способности металлов

асти физибыть пригрэльной ллов и их бретение зависимоеталлов и Известноинтегральной металлов и их даемые токопо исследуемый о нем термопара ца расположетеплового излу ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Петров В.А, Излучательная способность вы сокотемпе ратурн ых материалов. М.: Н вука, 1969, с,19-22.Шварев К.М., Баум Б.А, Гельд П.В, Ингегральная излучательная способность сплавов кремния с железом, кобальтом и никелем в области температур от 900 до 1750 С, ТВТ, 1973, в.1, с.78 - 83,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛОВ Изобретение относится к обл ко-химического анализа и может менено для измерения инте излучательной способности мета сплавов. Преимущественно изо предназначено для построения сти излучательной способности м их сплавов от температуры,строиство для измерения злучател ьной способности плавов, содержащее охлаждводы, в которых крепятся разец с закрепленными на ми, причем напротив образприемник интегрального ения 1).(57) Изобретение может быть использовано для измерения излучательной способности металлов или их сплавов, Цель изобретения состоит в повышении точности измерения излучательной способности. Установка содержит подложку с выемкой, заполненной исследуемым металлом, При нагревании изменяется расстояние между поверхностью и интегральным приемником теплового лзлучения. С выхода устройства измерения расстояния подается сигнал на вход устройства перемещения термопары и интегрального приемника теплового излучения, которое осуществляет подъем или опускание термопары и приемника теплового излучения. При этом происходит непрерывный замер интегоального теплового излучения и температуры поверхности металла, 1 табл., 1 ил. Недостатком известного устройстваявляется невозможность одновременногоизмерения излучательной способности итемпературы образца,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобре, аеаайтению является устройство для измерения Минтегральной излучательной способностиметаллов, включающее подложку с выемкойдля исследуемого металла, расположенныйнад ним интегральный приемник тепловогоизлучения и термопару, помещенную в чехол, Термопара находится в непосредственном контакте с дном подложки,Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает точноеизмерение интегральной излучательнойспособности металлов, Указанный недостаток обусловлен тем, что при изменении температуры вещества оно изменяет свой объем и при этом происходит изменение уровня вещества в подложке, Кроме того, за счет тепловой инерции возникает неравномерное распределение температуры по объему, что препятствует точному установлению температуры кристаллизации (плавления) вещества, по скачкообразному изменению теплового излучения вещества с его поверхности в момен фазового перехода твердое тело - жидкость,Целью изобретения является повышение точности измерения излучательной способности металлов.Для достижения цели в устройстве для измерения интегральной излучательной способности металлов, включающем подложку с вгяемкой для исследуемого металла, расположенный над ним интегральный приемник теплового излучения и термопару, помещенную в чехол, согласно изобретению в подложке выполнено сквозное отверстие, в котором с возможностью перемещения располагается термопара в чехле, введены устройство измерения расстояния до поверхности вещества и связанное с ним устройство перемещения интегрального приемника теплового излучения и термопары.Отличительными признаками предлагаемого устройства являются сквозное отверстие в подложке, в котором с возможностью перемещения располагается термопара в чехле, и наличие устройства измерения расстояния до поверхности вещества и связанного с ним устройства перемещения интегрального приемника излучения и термопары, Благодаря этому в зависимости от температурного изменения объема металла осуществляется одновременное перемещение интегрального приемника теплового излучения и термопары, что позволяет повысить точность измерения интегральной излучательной способности металла и, кроме того, обеспечивает одновременное измерение интегрального теплового потока и температуры поверхностного слоя вещества,На чертеже представлена схема устройства,Устройство содержит подложку 1 с выемкой 2, В подложке 1 имеется сквозное отверстие 3, в котором расположена термопара 4 в чехле с возможностью вертикального перемещения в выемке 2, заполненной исследуемым металлом 5. Над подложкой 1 расположен интегральный приемник 6 теплового излучения, Измерение расстояния5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 температуры, преимущественно предлагаемого устройства иллюстрируется приведенмежду поверхностью металла 5 и интегрального приемника 6 теплового излуения осуществляется устройством 7 измерения расстояния, Выход устройства 7 измерения расстояния подсоединен к входу устройства 8 перемещения термопары и интегрального приемника теплового излучения, Устройство измерения интегральной излучательной способности металлов помещено в вакуумную камеру, нагрев исследуемого металла осуществляется индукционным способом (на схеме не показано),Устройство работает следующим образом,Подложку 1 вместе с термопарой 4 заполняют исследуемым металлом 5 и нагревают с последующим охлаждением, После кристаллизации исследуемого металла 5 его поверхность сошлифовывают до термопары 4 с последующей полировкой поверхности исследуемого металла 5 по 14 классу,После вакуумирования до 10 Па осуществляют напуск атмосферы гелия с последующим индукционным нагревом исследуемого металла 5, при этом устройство 7 непрерывно контролирует расстояние между поверхностью исследуемого металла 5 и интегральным приемником 6 теплового излучения, При увеличении или уменьшении расстояния за счет изменения объема исследуемого металла 5 с выхода устройства 7 подается соответствующий сигнал на вход устройства 8, которое осуществляет подъем или опускание термопары 4 и интегрального приемника 6 теплового излучения. При этом производятся замеры значений термопары 4 и интегрального приемника 6 теплового излучения, Таким образом при скачкообразном изменении интегральной излучательной способности поверхности исследуемого металла 5 определяется температура излучающего слоя металла 5. Это позволяет повысить точность измерения интегральной излучательной способности металлов,После замера температуры плавления исследуемого металла осуществляют измерение его температуры кристаллизации при отключенном индукционном нагреве, Процесс кристаллизации начинается с поверхностного слоя металла 5, в котором находится термопара 4, за счет тепловой инерции массивной подложки 1, Перемещение термопары 4 и интегрального приемника 6 теплового излучения при изменении объема исследуемого металла происходит так же, как и при нагреве.В связи с тем, что интегральная излучательная способность металла зависит отэталонная на предлагаемом ст ойстве на прототипе 230,8 230,8 324,3 658,7 629,1 1080 1451,3 1490,5 959,4 418,2 320,2 Олово 10 Па атм, гелия231,9 231,9 ным ниже конкретным примером осуществления,Был изготовлен лабораторный вариант предлагаемого устройства. В вакуумной камере объемом 10 л была размещена подложка диаметром 20 мм и глубиной 25 мм с расположенным над ней интегральным приемником теплового излучения, выполненным в виде радиометра прямого видения с термоэлементом от оптического пирометра типа "Рапир - 2". Нагрев осуществлялся индукционным способом, При работе достигался динамический вакуум порядка 10 Па или использовалась атмосфера гелия 99,99 О в зависимости от условий давления пара исследуемого металла. Измерение расстояния между поверхностью исследуемого металла и интегральным приемником излучения производилось измерительным микроскопом МИ - 1 с разрешающей способностью 10 мкм, Для подъема или опускания как термопары, так и интегрального приемника теплового излучения применялся микрометрический винт, установленный в вакуумном вводе вращения, Для измерения температур была применена платинородиевая термопара с толщиной проволоки 0,5 мм. В качестве контрольных образцов в соответствии с Международной температурной шкалой использовались постоянные точки плавления серебра 960,8 С; а также вторичные постоянные точки плавления олова 231,9 С; кадмия 320,9 С; свинца 327,3 С; цинка 419,5 С; сурьмы 630,5 С; алюминия 660,1 С; меди 1083 С; никеля 1453 С, кобальта 1492 С.Результаты исследований сведены втаблицу. Из таблицы видно, что точки 5 плавления металлов, полученные на установке-прототипе, имеют расхождение с эталонными точками Международной температурной шкалой. При сравнении темпе.ратурных точек плавления, полученных на 10 предлагаемом устройстве, с эталоннымитемпературными точками Международной температурной шкалы видно полное соответствие между ними. Это позволяет повысить точность измерения интегральной 15 излучательной способности металлов,Формула изобретения Устройство для измерения интегральной излучательной способности металлов, 20 включающее подложку с выемкой для исследуемого металла, расположенный над ней интегральный приемник теплового излучения и термопару, помещенную в чехол, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увели чения точности измерений, в подложке выполнено сквозное отверстие, в котором с возможностью перемещения располагается термопара в чехле, дополнительно введено устройство измерения расстояния от интег рального приемника теплового излучениядо поверхности вещества и связанное с ним устройство перемещения интегрального приемника теплового излучения и термопары. Темпе а а плавления5 5 Корректор С,Шекм едактор Л, Пигина Заказ 2 Тираж ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул,Гагарина, 101 Сост Техр итель В. Сагадеев М, Моргентал