Измерительно-вычислительная система с адаптацией математического обеспечения экспресс-контроля теплофизических характеристик теплоизоляторов

• Автор: Ищук, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 189 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ
1.1. Краткий обзор методов и приборов теплового контроля свойств материалов
1.2. Анализ способов неразрушающего экспресс-контроля теплофизических характеристик материалов с импульсным тепловым воздействием
1.3. Анализ развития измерительно-вычислительных систем для экспресс-контроля веществ
2. НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА
2.1. Упрощенное решение задачи теплопроводности с разрывными коэффициентами и внутренними источниками тепла
2.2. Температурное поле в полуограпиченных телах при воздействии импульсных источников тепла
2.3. Способы неразрушающего экспресс-контроля
3. АНАЛИЗ МЕТОДИЧЕСКИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ
3.1. Оценка погрешностей определения теплофизических характеристик материалов
3.2. Методическая погрешность определения теплофизических характеристик исследуемых материалов
3.3. Влияние размеров источника тепла и длительности теплового импульса на теплофизические измерения
4. ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ

ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ
4.1. Аппаратные средства
4.2. Программное обеспечение
4.3. Метрологические средства
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1. Опенка погрешности измерений при регистрации квазиустано-вившихся значений температур
5.2. Оценка погрешности измерений при регистрации максимальных значений температур и изменения значений температур через равные промежутки времени
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
! 1риложение
Приложение
11риложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Разработка новых материалов с необходимыми физико-химическими свойствами, технология их производства, а также контроль материалов в процессе эксплуатации требуют проведения экспресс-анализа состава и свойств веществ. Вследствие этого, задача определения и контроля теплофизических характеристик (ТФХ) материалов является актуальной, а ее решение имеет важное практическоезначение.
Эту задачу невозможно решать эффективно без соответствующих средств измерений, характеризующихся малым временем проведения эксперимента и высокой точностью. Традиционно в основе приборов лежит математическая модель метода контроля, которая и определяет структуру технических и программных средств. В настоящее время в области автоматизации теплофизических измерений можно выделить два направления [12,59]: применение микропроцессорных сборок в составе теплофизических установок с целью последующей обработки результатов измерений; применение специализированных счетно-решающих устройств с выходными сигналами в виде кода, напряжения, тока, частоты следования импульсов, числа импульсов, длительности импульсов. В любом случае, погрешность контроля зависит от адекватности математической модели реальному измерительному устройству, точности ее решения и погрешности используемых преобразователей. ГТри этом повышение эффективности проведения теплофизического эксперимента, упрощение и повышение достоверности измерений теплофизических характеристик является главной целью и задачей разработки новых методов и приборов неразрушающего экспресс-контроля (НЭК).
Актуальность. С точки зрения оперативности контроля теплофизических характеристик материалов большой интерес представляют импульсные методы неразрушающего экспресс-контроля. Применение микропроцессоров в приборах НЭК позволило существенно повысить точность в заданном диапазоне контроля ТФХ, при этом программно-управляемое средство становится подобием прибора

использующее последовательный интерфейс «Centronix» ПК и блок стабилизированного питания (БСП). ИЗ состоит из нагревателя (Н), термоприемника (ТП) и усилителя (У). Измерительный зонд обеспечивает создание теплового воздействия на исследуемое изделие, фиксирование температуры в заданной точке измерения и усиление полученного аналогового сигнала. БСП предназначен для формирования заданного теплового воздействия.
ИВС позволяет в автоматическом режиме проводить эксперимент, проводить коррекцию, выполнять расчет ТФХ и представлять результаты измерений в удобной форме.
Малая разрядность (8 Data Bit) и низкое быстродействие параллельного порта являются основными недостатками данных систем.
Таким образом, совершенствование ИВС идет по пути повышения гибкости метрологического обеспечения в привлечением более производитель«ЫX вычислительных систем
Анализ существующих методов и ИВС для теплофизического контроля исследуемых материалов показывает:
- необходимость разработки экспресс-контроля ТФХ твердых материалов на базе новых перспективных математических моделей способов измерений;
- потребность разработки новых высокопроизводительных ИВС, интегрированных с ПК. для НЭК ТФХ твердых материалов с адаптацией математического обеспечения по критериям повышения достоверности и быстродействия контроля.
Проведенный информационный анализ позволил поставить задачи работы
Задачи работы. Для достижения поставленной цели необходимо:
- провести информационный обзор ИВС и существующих импульсных методов для контроля теплофизических свойств материалов и рассмотреть пути их дальнейшего развития;
- на основании физической и математической моделей теплопереноса получить решение задачи теплопроводности с разрывными коэффициентами и