Информационно-измерительная система для определения теплофизических свойств твердых материалов

• Автор: Пустовит, Алексей Павлович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ л

АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

1.1 Информационно-измерительные системы

1.2 Импульсные методы определения теплофизических свойств

1.3 Постановка задачи

Выводы

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

2.1 Метод проектирования информационно-измерительных

систем

2.2 Метод определения теплофизических свойств

2.2.1. Тепловое воздействие
2.2.2. Алгоритм определения теплофизических свойств
2.3 Измерение температуры термистором
2.3.1. Метод компенсации саморазогрева термистора
2.3.2. Метод коррекции температурной характеристики термистора ...66 Выводы
. АРХИТЕКТУРА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
3.1 Структура информационно-измерительной системы
3.2 Устройство канала измерения температуры
3.2.1 Преобразователь сопротивления в напряжение
3.2.2 Аналого-импульсный преобразователь
3.3 Программное обеспечение информационно-измерительной системы
3.3.1 Алгоритм функционирования информационно-измерительной системы
3.3.2 Основные управляющие и вычислительные подпрограммы
3.3.3 Организация обработки и мониторинг результатов по каналам
информационно-измерительной системы
Выводы
4. ОЦЕНКА МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
4.1 Адаптация режимов теплового воздействия
4.1.1 Оптимизация эксперимента по числу тепловых импульсов
4.1.2 Адаптация длительности тепловых импульсов
4.1.3 Адаптация периода следования тепловых импульсов
4.1.4 Влияния режимных параметров на точность определения теплофизических свойств
4.1.5 Методика адаптации системы по диапазону теплофизических свойств
4.2 Метрологическая оценка методов
4.2.1 Оценка метода определения теплофизических свойств
4.2.2 Оценка метода компенсации саморазогрева термистора
4.2.3 Оценка метода коррекции температурой характеристики термистора
4.2.4 Учет динамических характеристик датчика температуры
4.3 Оценка воспроизводимости термограмм
4.4 Метрологическая оценка информационно-измерительной системы
Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Оценка влияния режимных параметров на результаты
Приложение 2. Экспериментальные вольт-амперные характеристики
термистора на различных материалах
Приложение 3. Оценка воспроизводимости термограмм
Приложение 4. Экспериментальная оценка погрешности системы
Приложение 5. Градуировка канала измерения температуры
Приложение 6. Акты внедрения результатов диссертационной работы

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
т0 - период подачи тепловых импульсов, [с]; тр— период регистрации значений температур, [с];
Тj - расчетные значения избыточной температуры, [°С];
Tj - экспериментально измеренные избыточные температуры, [°С];
X - коэффициент теплопроводности материала, [Вт/м-К]; а - коэффициент температуропроводности материала, [м2/с];
I- величина электрического тока, [А];
N -цифровой код;
q - удельная линейная энергия теплового импульса, [Дж/м];
R - электрическое сопротивление, [Ом];
Г - избыточная температура, [°С];
[/-напряжение электрического тока, [В];
х - расстояние от линейного нагревателя до датчика температуры, [м]; т - время, [с];
АИП - аналого-импульсный преобразователь;
АС - аппаратные средства;
АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
ВТТ - вектор технических требований;
ИВВ - интерфейс ввода-вывода;
ИИС - информационно-измерительная система;
КИ - контроллер измерений;
КК - коммутатор каналов;
МО - математическое Обеспечение;
MC - метрологическое обеспечение;
НЭК - неразрушающий экспресс-контроль;
ПИП - первичный измерительный преобразователь;
ПК - персональный компьютер;
ПО - программное обеспечение;
ПСН - преобразователь сопротивления в напряжение;

поверхности материала на фиксированном расстоянии х от линии нагрева (рис.2.6, точки 1).
То 2то то
Рис. 2.6. Термограммы метода определения ТФС

Для дискретно измеряемых температур математическая модель температурного поля (2.3) имеет вид:
2 ")

, у = 1,2 у >
(2.11)
=0 ]1р 1^0 т р
.'де Ті (а, Л) - избыточная температура в точке контроля в момент времеьиу-ой