Способ измерения коэффициента термического расширения пленочных образцов

Авторы патента:

G01N25/16 - путем определения коэффициента теплового расширения

Владельцы патента RU 2392611:

Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" (RU)

Изобретение относится к тепловым испытаниям материалов, а именно к способам определения коэффициента термического расширения пленочных образцов. Техническим результатом заявляемого способа является обеспечение возможности реализации измерения коэффициента термического расширения пленочных материалов. Способ измерения коэффициента термического расширения пленочных образцов состоит в том, что испытуемый образец размещают в зазоре между трубчатым держателем и направляющим элементом с малым коэффициентом термического расширения таким образом, чтобы одна из торцевых сторон образца фиксировалась путем размещения ее в пазу между основанием и трубчатым держателем, а другая имела возможность свободного перемещения при нагревании; изменяют температуру и по изменению линейных размеров образца, вызванному температурными воздействиями, судят о коэффициенте термического расширения. 1 ил.

Изобретение относится к тепловым испытаниям материалов, а именно к способам определения коэффициента термического расширения пленочных образцов.

Известен способ определения коэффициента термического расширения [Аматуни А.Н. Методы и приборы для определения ТКЛР. М.: Стандарт, 1972, с.19-23], заключающийся в том, что испытуемый образец размещают на опорах основания термостата, в котором его подвергают нагреву, измеряют, используя оптические средства, изменение расстояния между базовыми рисками на образце, вызванное тепловым расширением материала, по которому и судят об искомой величине.

Применение данного способа для измерения температурного коэффициента термического расширения пленочных материалов не представляется возможным из-за потери формоустойчивости испытуемых образцов и невозможности, в связи с этим, проведения точного измерения их линейных размеров.

Известен способ определения термического расширения [Аматуни А.Н. Методы и приборы для определения ТКЛР. М.: Стандарт, 1972, с.84-90], состоящий в том, что испытуемый образец помещают в трубчатом держателе между основаниями толкателя и трубчатого держателя, подвергают нагреву, измеряют изменение длины испытуемого образца, вызванного тепловым воздействием, по которому и судят об искомой величине.

Данный способ позволяет определять коэффициент теплового расширения на образцах из твердых материалов, но не приемлем для измерения КТР пленочных из-за невозможности сохранения формы при механическом воздействии на образец со стороны толкателя.

Наиболее близким к заявляемому является способ измерения коэффициента термического расширения [А.С. №1260797, G01N 25/16, БИ №36, 1986], состоящий в том, что испытуемый образец размещают между торцами оснований с использованием трубчатого держателя и направляющего элемента - пружины, изменяют температуру, а об искомой величине судят по изменению линейных размеров, вызванному температурными воздействиями.

Измерение коэффициента термического расширения образцов пленочных материалов данным способом не представляется возможным ввиду неспособности пленок удерживать (сохранять) заданную форму в процессе нагрева, т.е. при расширении образца пленка не в состоянии оказать достаточного усилия, необходимого для перемещения толкателя, и, следовательно, потеряет форму.

Техническим результатом заявляемого способа является обеспечение возможности реализации измерения коэффициента термического расширения пленочных материалов.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения коэффициента термического расширения пленочных образцов испытуемый образец размещают между торцами оснований с использованием трубчатого держателя и направляющего элемента с малыми коэффициентами термического расширения, изменяют температуру, об искомой величине судят по изменению линейных размеров образца, вызванному температурными воздействиями, образец располагают в зазоре между трубчатым держателем и направляющим элементом таким образом, чтобы одна из торцевых сторон образца фиксировалась путем размещения ее в пазу между основанием и трубчатым держателем, а другая имела возможность свободного перемещения при нагревании.

На фиг.1 изображен один из вариантов реализации данного способа. Испытуемый образец 1 из пленочного материала, предварительно свернутый по дуге диаметром, равным диаметру трубчатого держателя 2, и установленный на цилиндрической поверхности трубчатого держателя 2, верхнее и нижнее основания 3 и 4, направляющий элемент 5, повторяющий контур трубчатого держателя 2 и образующий зазор между ними, взаимодействующий с внешней стороной испытуемого образца 1 и закрепленный на одном из оснований.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

На испытуемом образце 1 пленочного материала, вдоль главной центральной оси, наносят базовые точки и измеряют расстояние между ними. Испытуемый образец 1 (геометрические размеры которого выбираются с учетом исключения пересечения боковых сторон, направленных по дуге друг к другу, и касания верхнего основания торцем образца, свободно перемещающимся в процессе нагрева) деформируют в направлении, перпендикулярном главной центральной оси, придавая ему контур трубчатого держателя 2 таким образом, чтобы базовые точки были расположены на внешней стороне испытуемого образца 1. Образец располагают на поверхности трубчатого держателя 2 и фиксируют одну из его торцевых сторон с помощью основания 4. Направляющий элемент 5 приводят в контакт с внешней поверхностью испытуемого образца 1 и закрепляют на противоположном основании 3. Производят нагрев образца, в результате которого испытуемый образец изменяет свои линейные размеры. Пропорционально этому изменяется расстояние между базовыми точками, измеренные значения которого сравниваются с расстоянием между ними до теплового воздействия на испытуемый образец.

Применение данного способа позволяет определять коэффициент термического расширения пленочных образцов за счет обеспечения стабильности геометрической формы испытуемых образцов при их нагреве.

Способ измерения коэффициента термического расширения пленочных образцов, состоящий в том, что испытуемый образец размещают между торцами оснований с использованием трубчатого держателя и направляющего элемента с малым коэффициентом термического расширения, изменяют температуру, а об искомой величине судят по изменению линейных размеров образца, вызванному температурными воздействиями, отличающийся тем, что образец располагают в зазоре между трубчатым держателем и направляющим элементом таким образом, чтобы одна из торцевых сторон образца фиксировалась путем размещения ее в пазу между основанием и трубчатым держателем, а другая имела возможность свободного перемещения при нагревании.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. .

Подложка к оптическому дилатометру для измерения анизотропии термического расширения, определения термического коэффициента линейного расширения металлических фольг и малоупругих пленок // 2343464

Изобретение относится к области приборостроения. .

Дилатометрический способ определения морозостойкости бетона // 2340887

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ дифференциального дилатометрического экспресс-анализа образцов исследуемых материалов в контрастных структурных состояниях // 2300758

Изобретение относится к измерительной технике. .

Микроскоп с термолинзой // 2299456

Изобретение относится к микроскопу с термолинзой. .

Способ определения неоднородности температурного коэффициента линейного расширения оптической заготовки // 2254567

Изобретение относится к области исследования физических свойств материалов. .

Анализатор // 2195653

Изобретение относится к анализатору для простого анализа и исследования малых количеств образцов. .

Установка для исследования физико-механических свойств угольных продуктов // 2178884

Изобретение относится к технике определения физико-механических свойств угольных продуктов и может быть использовано при испытании материалов футеровки алюминиевых электролизеров в условиях электролиза.

Способ определения температурного коэффициента линейного расширения композиционного материала // 2111480

Изобретение относится к области испытательной техники и может использоваться для определения температурного коэффициента линейного расширения композиционного материала.

Устройство для анализа угольных продуктов // 2098802

Устройство для определения температурного расширения материала образца // 2473891

Изобретение относится к области теплофизики и может быть использовано при определении коэффициента термического расширения твердых тел

Способ определения коэффициента теплового объемного расширения жидкости // 2529455

Изобретение относится к области исследования свойств жидкости и может найти применение в нефтегазовой, химической промышленности и др. Для определения коэффициента объемного теплового расширения жидкости в ячейку калориметра помещают образец исследуемой жидкости и осуществляют ступенчатое повышение давления в ячейке с образцом исследуемой жидкости. После каждого повышения давления измеряют тепловой поток в ячейку и объем исследуемой жидкости и на основании результатов измерения теплового потока с учетом предварительно определенного эффективного объема ячейки определяют коэффициент объемного теплового расширения исследуемой жидкости. Технический результат - повышение точности определения коэффициента теплового объемного расширения жидкости. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Дилатометр // 2551694

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений образца под воздействием температуры из различных материалов и для определения содержания углерода в углеродистых сталях. Дилатометр содержит измерительный узел и нагревательную печь, подключенную к блоку регистрации температуры и блоку управления температурой. Измерительный узел и нагревательная печь установлены горизонтально. Измерительный узел включает индикаторную головку с неподвижной и подвижной осями, соединенный с ее подвижной осью толкатель, выполненный в виде монолитного цилиндра из кварца с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки, и с плоской нижней торцевой поверхностью, контактирующей с образцом, кварцевую пробирку для исследуемого образца, установленную в нагревательную печь. В кварцевой пробирке размещен кварцевый упор с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки, контактирующий с образцом. Индикаторная головка и кварцевая пробирка соединены переходником, выполненным в виде полового цилиндра. На торце переходника со стороны крепления кварцевой пробирки установлен ограничитель, выполненный в виде кольца. Переходник установлен с возможностью перемещения вдоль оси кварцевой пробирки и образования зазора между нагревательной печью и ограничителем переходника. Технический результат - повышение точности определения температурного коэффициента линейного расширения образцов, изготовленных из различных материалов, и расширение функциональных возможностей устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ дилатометрии // 2559797

Изобретение относится к области исследования физических свойств материалов и может быть использовано преимущественно в дилатометрии, например, для измерения коэффициента линейного расширения. Заявленный способ дилатометрии включает снятие спекл-интерферограммы поля нормальных перемещений с передней поверхности тела с отображением на экране монитора ЭВМ и определение по ней величины перемещения. При этом часть отражающих элементов спекл-интерферометра располагают за обследуемым телом, освещая и отображая невидимые спереди участки его поверхности, а зарегистрированные от них спекл-интерферограммы размещают в выделенных для них частях экрана монитора ЭВМ, не пересекающихся с отображением спекл-интерферограммы передней поверхности тела. Вычисляют разностную спекл-интерферограмму перемещений поверхностей по отношению к их исходному состоянию и определяют по ней изменение расстояния между любыми двумя точками поверхности тела. Технический результат - повышение информативности и достоверности получаемых данных за счет обеспечения возможности одновременного определения смещения нескольких поверхностей образца. 4 ил.

Способ определения давления распирания угля или угольной смеси и устройство для его осуществления // 2606992

Изобретение относится к способу и устройству определении давления распирания угля или угольной смеси путем лабораторного исследования. Осуществляют нагревание образца в виде угля или угольной смеси в перфорированной гильзе, находящейся внутри тигля. Между наружной поверхностью гильзы и внутренней поверхностью тигля размещают гранулированный инертный материал в виде гранул коксового шлака или антрацита с размером гранул, превышающим диаметр отверстий в гильзе. Тигель располагают в электрической печи и нагревают по окружности со скоростью 3 К/мин от температуры окружающей среды до конечной температуры пластичности угля. Температуру измеряют с помощью устройства для измерения температуры, расположенного на стенке гильзы, а поршень, расположенный на образце сверху, передает силу давления распирания образца системе измерения силы, и на основе измеренной силы определяется давление распирания. Устройство состоит из электрической печи 1, внутри которой расположен тигель 2. Внутри тигля находится перфорированная гильза 3 с защищенным устройством для измерения температуры 5, располагающимся на ее поверхности. Угольный образец 4 помещен в гильзу и прижат поршнем 6, расположенным на поверхности образца и связанным с системой измерения силы 7, а система управления 8 выполнена с возможностью осуществления управления нагреванием и измерения давления. Технический результат – надежное определение значения давления распирания угля или угольной смеси путем моделирования такого поведения угля, которое наблюдается в промышленном процессе в коксовальной камере. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения температурного коэффициента линейного расширения материала и устройство для его осуществления // 2610550

Изобретение относится к области исследования механических и тепловых свойств материалов. Способ определения температурного коэффициента линейного расширения материала предусматривает перемещение относительно друг друга образца исследуемого материала и источника нагрева поверхности образца. В процессе перемещения осуществляют нагрев поверхности образца с периодическим изменением плотности мощности нагрева и измеряют амплитуду деформации поверхности образца материала в результате нагрева. По результатам измерений с учетом плотности и объемной теплоемкости образца рассчитывают значение температурного коэффициента линейного расширения. Устройство для осуществления способа содержит платформу для размещения образца, источник нагрева, выполненный с возможностью изменения плотности мощности нагрева, по меньшей мере один датчик амплитуды деформации поверхности образца и систему взаимного перемещения образца, источника нагрева и датчиков амплитуды деформации поверхности. Технический результат – повышение точности и производительности определения температурного коэффициента линейного расширения неоднородных материалов при нестационарном нагреве поверхности их образцов с одновременным получением данных об упругих и тепловых свойствах образцов в рамках того же измерения. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 3 ил.

Дилатометр // 2620787

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью теплофизических измерений, а именно к устройствам для измерения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Дилатометр содержит камеру нагрева со съемной трубкой, в которой горизонтально установлены исследуемый образец и толкатели, плотно контактирующие с противоположными торцами образца, измерительные зеркала, закрепленные на концах толкателей и расположенные вне камеры нагрева, лазер и оптическую систему измерения удлинения образца. Толкатели и образец установлены каждый на двух симметричных опорах, расположенных от их центра на расстоянии 0,277 длины каждого из них. Для создания постоянного по величине и симметричного поджима толкателей к исследуемому образцу используется система поджима. В оптической системе для измерения удлинения образца использован четырехходовой интерферометр, включающий поляризованный светоделитель, делящий луч лазера на рабочий и опорный лучи, четвертьволновую и поляризационную пластины, два поворотных зеркала, два ретроотражателя, четыре обводных зеркала для рабочего луча и фотоприемник. Электрические сигналы от фотоприемника и термопары, регистрирующей температуру нагрева образца, передаются на ПЭВМ, где ведется их синхронная запись. Предварительно производится калибровка дилатометра с образцом из эталонного материала с известными характеристиками изменения ТКЛР в требуемом диапазоне температур. Для этого определяют удлинение толкателей путем вычитания расчетного удлинения эталонного образца из измеренного общего удлинения системы «эталонный образец - толкатели». Заменяют эталонный образец на исследуемый. При нагреве последнего по той же программе, что и для эталонного образца, определяют его удлинение путем вычитания из общего измеренного удлинения системы «исследуемый образец - толкатели» ранее полученного удлинения толкателей. По полученным данным определяют величину среднего интегрального ТКЛР. Технический результат - повышение точности измерения удлинения образца при определении ТКЛР исследуемого материала. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения границ фазовых и релаксационных переходов в полимерных материалах // 2625630

Изобретение относится к области исследования свойств и контроля качества полимеров в отраслях промышленности, производящих и использующих полимерные материалы, в частности для определения границ фазовых и релаксационных переходов в полимерных материалах. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что исследуемый образец помещают между двумя электродами конденсатора, нагревают исследуемый образец с постоянной скоростью контактным способом, измеряют температуру и диэлектрические параметры исследуемого образца. На исследуемый образец периодически воздействуют проникающим высокочастотным электрическим полем при отключенном нагреве и одновременно регистрируют изменяющийся анодный ток работы высокочастотного оборудования, а также непрерывно фиксируют линейное тепловое расширение исследуемого образца. По полученным данным устанавливают зависимость анодного тока от температуры и зависимость линейного теплового расширения исследуемого образца от температуры и по их экстремумам определяют границы фазовых и релаксационных переходов. Причем периодическое воздействие на исследуемый образец высокочастотным электрическим полем производят кратковременно (1 секунда) после каждого повышения температуры исследуемого образца на 5°C. Технический результат – повышение точности и достоверности определения фазовых и релаксационных переходов в полимерных материалах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ измерения температурного коэффициента линейного расширения // 2627180

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью теплофизических измерений, а именно к способам измерения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Согласно заявленному способу измерения температурного коэффициента линейного расширения твердых тел изготавливают одинакового размера образцы из эталонного и исследуемого материала. В трубку дилатометра устанавливают образец из эталонного материала и два упирающихся концами в противоположные поверхности образца толкателя с установленными на их свободных концах возвращающими зеркалами интерферометра. С помощью печи дилатометра нагревают, а потом охлаждают эталонный образец по определенной программе. При этом одновременно замеряют с помощью термопары изменение температуры образца и непрерывно регистрируют общее удлинение системы «эталонный образец - толкатели». В каждый интересующий момент непрерывной регистрации определяют удлинение толкателей путем вычитания расчетного удлинения эталонного образца из общего удлинения системы «эталонный образец - толкатели». Заменяют эталонный образец на исследуемый образец, который нагревают и охлаждают по той же программе, что и эталонный, при этом непрерывно регистрируют общее удлинение системы «исследуемый образец - толкатели». В каждый интересующий момент регистрации определяют удлинение исследуемого образца путем вычитания из общего удлинения системы «исследуемый образец - толкатели» удлинения толкателей, полученные ранее при той же температуре нагрева или охлаждения эталонного образца. По удлинению исследуемого образца и величине температуры его нагрева определяют величину среднего интегрального ТКЛР исследуемого материала. Значения температуры и результаты обработки интерферограмм записывают синхронно в память ПЭВМ. Линейные перемещения толкателей могут регистрироваться с помощью двух индикаторных головок, при этом общее удлинение образца и толкателей определяют как сумму показаний индикаторных головок. Технический результат - снижение погрешностей при измерении ТКЛР исследуемого материала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Дилатометр // 2641629

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью теплофизических измерений, а именно к устройствам для измерения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Дилатометр содержит камеру нагрева со съемной трубкой, в которой горизонтально установлены исследуемый образец и толкатели, плотно контактирующие с противоположными торцами образца, измерительные зеркала, закрепленные на концах толкателей и расположенные вне камеры нагрева, лазер и оптическую систему измерения удлинения образца. Для создания постоянного по величине и симметричного поджима толкателей к исследуемому образцу используется система поджима. В оптической системе для измерения удлинения образца использован интерферометр, включающий светоделитель, делящий луч лазера на рабочий и опорный лучи, четыре обводных зеркала для рабочего луча, возвратные зеркала для рабочего и опорного лучей соответственно и фотоприемник. Электрические сигналы от фотоприемника и термопары, регистрирующей температуру нагрева образца, передаются на ПЭВМ, где ведется их синхронная запись. Предварительно производится калибровка дилатометра с образцом из эталонного материала с известными характеристиками изменения ТКЛР в требуемом диапазоне температур. Для этого определяют удлинение толкателей путем вычитания расчетного удлинения эталонного образца из измеренного общего удлинения системы «эталонный образец - толкатели». Заменяют эталонный образец на исследуемый. При нагреве последнего по той же программе, что и для эталонного образца, определяют его удлинение путем вычитания из общего измеренного удлинения системы «исследуемый образец - толкатели» ранее полученного удлинения толкателей. По полученным данным определяют величину среднего интегрального ТКЛР. Технический результат - повышение точности измерения удлинения образца при определении ТКЛР исследуемого материала. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.