Метод и реализующее его устройство бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов и готовых изделий

• Автор: Чернышов, Александр Витальевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ БЕСКОНТАКТНОГО

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

1.1 Общая характеристика проблемы измерения теплофизических свойств твердых материалов
1.2 Обзор и анализ измерительных средств бесконтактного неразрушающего контроля ТФС твердых материалов

1.3 Постановка задачи исследования

1.4 Выводы

2 МЕТОД БЕСКОНТАКТНОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

3 МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА БЕСКОНТАКТНОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС МАТЕРИАЛОВ
3.1 Микропроцессорное устройство бесконтактного оперативного НК ТФС твердых материалов и алгоритм его работы
3.2 Общие рекомендации по выбору типов источника тепла и термоприемников при разработке систем, реализующих бесконтактные методы НК ТФС материалов
3.3 Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДА БЕС-
КОНТАКТНОГО ОПЕРАТИВНОГО НК ТФС ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1 Анализ погрешностей разработанного метода
4.2 Экспериментальные исследования метода и измерительного устройства бесконтактного оперативного НК ТФС твердых материалов
4.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1 Программа и результаты математического моделирования тепловых потерь, происходящих с поверхности исследуемого объекта при бесконтактном тепловом воздействии на нее от подвижного источника тепла, и выделения доминирующих составляющих в общей
погрешности измерения ТФС материалов
Приложение 2 Данные экспериментов
Приложение 3 Материалы по внедрению

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Современный уровень развития многих отраслей промышленности требует применения не только уже известных материалов с заданными физико-химическими свойствами, но и создания и применения большого количества новых конструкционных, тепло- и хладостойких материалов, обладающих по сравнению с известными более высокими качественными свойствами и эксплуатационными характеристиками.
Сложность и большой объем экспериментальных исследований по определению качества и долговечности синтезированных материалов,, а также готовых изделий, требуют как совершенствования традиционных, так и создания новых, более эффективных методов и средств контроля.
Особое место среди них занимают неразрушающие тепловые методы контроля и технической диагностики, характеризующиеся сложностью физического эксперимента, требованием детального математического описания физических процессов в контролируемых объектах измерения.
При протекании тепловых процессов в исследуемых готовых изделиях необходимо иметь информацию об их теплофизических свойствах (ТФС), т.к. эти параметры для многих изделий являются определяющими их качество и эксплуатационные характеристики. В практике определения ТФС материалов наибольшее развитие и распространение получили бесконтактные тепловые методы неразрушающего контроля (НК), которые отличаются высокой оперативностью и производительностью измерений, возможностью широкого применения в микропроцессорных системах управления технологическими процессами. Достоверность и точность результатов измерения с помощью этих методов и средств зависят от многих факторов, в частности, от выбора точек контроля избыточных температур на поверхности исследуемых объектов, от решения задач, связанных с учетом тепловых потерь в окружающую среду с поверхности контролируемых материалов и изделий, влияния на результаты промежуточной среды между
В момент времени т, = — термоприемниками 3, 4 произво-

( л, V
дят измерение избыточных температур Т, Т2 в точках контроля, расположенных на расстояниях и /?о соответственно от центра пятна нагрева.
Затем продолжают нагрев до тех пор, пока в некоторый момент времени тх термоприемник 4 не зафиксирует увеличение избыточной температуры в точке Л2 до величины Т2уа = от Г,. Коэффициент от задается перед началом эксперимента таким, чтобы, с одной стороны, разница между температурами Г2ззд и Т2 была приблизительно на порядок выше чувствительности измерительной аппаратуры (от >1,05), а с другой - чтобы коэффициент от не превышал 1,15. Невыполнение последнего условия ведет к увеличению времени измерений и снижению их точности.
Искомые теплофизические характеристики определяют из следующих соотношений:

Недостатком этого метода и реализующего его измерительного средства является то, что в нем не определяется площадь теплоотдающей