Устройство для измерения интегральной полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов

Авторы патента:

G01J5/00 - Радиационная пирометрия (фотометрия вообще G01J 1/00; спектрометрия вообще G01J 3/00)

Владельцы патента RU 2610552:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит вакуумную камеру, исследуемый образец, механизм вращения образца, два плоских омических нагревателя с расположенными в них датчиками температуры и тепловых потоков. Определение интегральной полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов основано на измерении плотности потоков собственного излучения образца датчиками тепловых потоков, предварительно проградуированными по модели абсолютно черного тела. Измерения заключаются в фиксировании интегрального потока собственного излучения образца при равенстве температур нагревателей. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых результатов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах.

Известно устройство для измерения нормальной спектральной излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах (B.C. Дождиков, В.Г. Журавлев, Ю.Н. Журавлева и др. Высокоскоростная автоматизированная установка для исследования спектральной излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах. Измерительная техника, 1985, №1).

Устройство предназначено для измерения нормальной излучательной способности неэлектропроводящих образцов материалов.

Наиболее близким по технической сути из известных устройств является устройство, содержащее вакуумную камеру, радиационный нагреватель с расположенным в нем датчиком тепловых потоков и механизм вращения исследуемого образца (Л.Я. Падерин, Б.В. Прусов, О.Д. Токарев. Установка для исследования интегральной полусферической излучательной способности теплозащитных материалов и терморегулирующих покрытий. Ученые Записки ЦАГИ, т. XLII, №1, 2011, стр. 53-61). Устройство обеспечивает измерение при высоких температурах интегральной полусферической излучательной способности непрозрачных теплозащитных материалов, но не позволяет измерять излучательную способность частично прозрачных материалов.

Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства, позволяющего измерять интегральную полусферическую излучательную способность частично прозрачных материалов при высоких температурах.

Решение задачи и указанный технический результат достигаются тем, что в устройстве для измерения интегральной полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах, включающем вакуумную камеру, исследуемый образец, механизм вращения образца, плоский радиационный нагреватель с расположенными в нем датчиками температуры и тепловых потоков, охранный теплоизолятор, содержится второй дополнительный плоский радиационный нагреватель, идентичный первому имеющемуся, с расположенными в нем датчиками температуры и тепловых потоков, установленный напротив исследуемого образца симметрично с первым имеющимся радиационным нагревателем, при этом датчики обоих нагревателей расположены напротив друг друга.

На фиг. 1 представлена схема устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит вакуумную камеру 1, образец 2, механизм вращения образца 3, радиационные нагреватели 4 и 7, с расположенными на них термопарными датчиками 6 и 9, датчиками теплового потока 5 и 8 и охранный теплоизолятор 10.

Исследуемый образец материала 2 устанавливается на узле крепления механизма вращения 3 между двумя радиационными нагревателями 4, 7. Датчики тепловых потоков 5 и 8 расположены в нагревателях 4, 7 напротив друг друга симметрично относительно образца 2. Теплоизолятор 10 расположен по периметру образца 2.

Механизм вращения 3 служит для устранения возможной неравномерности температурного поля образца 2 из-за наличия в нагревателе 2 зон, занятых датчиками теплового потока 5 и 8.

Установка датчиков тепловых потоков 5 и 8 напротив друг друга устраняет влияние прямого и отраженного излучения нагревателей 4, 7 на излучения образца 2.

Нагреватели 4, 7 совместно с теплоизолятором 10 обеспечивают изотермичность исследуемого образца, необходимую при измерении излучательной способности частично прозрачных материалов.

Определение интегральной полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов основано на измерении плотности потоков собственного излучения образца датчиками тепловых потоков, предварительно проградуированными по модели абсолютно черного тела.

Измерения заключаются в фиксировании интегрального потока собственного излучения образца при равенстве температур нагревателей.

Процедура измерений состоит в следующем.

После выхода устройства на стационарный тепловой режим, фиксируемый температурными датчиками 6 и 9, образец 2 приводится во вращение и с помощью датчиков 5 и 8 измеряется плотность собственного теплового потока. По результатам этих измерений излучательная способность образца материала ε вычисляется по следующей зависимости

где q - плотность собственного излучения образца, измеренная датчиком 5 (или 8);

σ - постоянная Стефана-Больцмана;

Т₆ - температура, фиксируемая термопарой 6 (или 9).

Проведенные испытания показали, что предлагаемое устройство позволяет измерять излучательные характеристики как частично прозрачных, так и непрозрачных материалов в важном для практики диапазоне температур вплоть до 2000 К.

Устройство для измерения интегральной полусферической излучательной способности частично прозрачных материалов, включающее вакуумную камеру, исследуемый плоский образец, механизм вращения образца, плоский радиационный нагреватель с расположенными в нем датчиками температуры и тепловых потоков, охранный теплоизолятор, отличающееся тем, что содержит второй дополнительный плоский радиационный нагреватель, идентичный первому имеющемуся, с расположенными в нем датчиками температуры и тепловых потоков, установленный напротив исследуемого образца симметрично с первым имеющимся радиационным нагревателем, при этом датчики обоих нагревателей расположены напротив друг друга.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании излучательных свойств материалов. Способ измерения интегральной излучательной способности заключается в закреплении в отдельной камере исследуемого образца твердого тела, нагревании указанного образца до установленной температуры T на его поверхности и регистрации термоприемником лучистой энергии, испускаемой с поверхности исследуемого образца.

Способ определения температуры пористого слоя по изменениям показателя преломления при адсорбции // 2602421

Изобретение относится к области измерений температуры тонких поверхностных слоев, в частности пористого диэлектрического слоя в химической промышленности (катализ), при изготовлении оптических и химических сенсоров, а так же в процессе криогенного травления диэлектриков в технологии микроэлектроники.

Способ и устройство для измерения излучательной способности и плотности сырой нефти // 2601225

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерении плотности сырой нефти в градусах API. Устройство для применения при измерении плотности сырой нефти в градусах API содержит трубопровод (1) для нефти, термопару (4) в трубопроводе для измерения температуры нефти при контакте с ней, сапфировое окно (3) в трубопроводе, инфракрасный термометр (5, 6) для измерения температуры нефти через окно и средство (20) для сравнения измерений температуры, полученных термометрами, с получением меры излучательной способности сырой нефти и, таким образом, ее плотности в градусах API.

Способ измерения интегральной излучательной способности с помощью прямого лазерного нагрева (варианты) // 2597937

Изобретение относится к измерительной технике. Способ измерения интегральной излучательной способности заключается в закреплении эталонного образца в виде абсолютно черного тела (АЧТ) и в отдельной вакуумной камере исследуемого образца твердого тела, нагревании эталонного образца указанного образца до установленной температуры Т поверхности образца твердого тела и регистрации термоприемником лучистой энергии, испускаемой с поверхности исследуемого образца для сравнения с АЧТ, коэффициент излучения которого известен, при одинаковой температуре поверхности Т.

Устройство измерения температуры поверхности и способ измерения температуры поверхности // 2593923

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры поверхности материала объекта, такого как стальной материал, в процессе охлаждения водой.

Способ дистанционного измерения температуры // 2589525

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения температуры среды или объектов в различных сферах промышленности, в том числе при криогенных температурах.

Способ и установка для измерения температуры расплавленного металла // 2576277

Изобретение относится к области измерения температуры. Технический результат - повышение точности измерения.

Способ и устройство для определения концентрации сажи в моторном масле двигателей внутреннего сгорания // 2573168

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения концентрации сажи в моторном масле двигателей внутреннего сгорания.

Инфракрасное измерение температуры и его стабилизация // 2567095

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры объекта. Представлены варианты системы инфракрасного (ИК) измерения температуры.

Способ учета влияния нестабильности излучения лазера при воспроизведении и передаче единицы мощности // 2559988

Изобретение относится к области фотометрии и касается способа учета влияния нестабильности лазера при воспроизведении и передаче единицы мощности. При проведении измерений используют два измерительных преобразователя, постоянные времени которых отличаются не менее чем на два порядка.

Система и способ определения исправности бурового оборудования // 2614653

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения исправности бурового оборудования. Описывается система и способ определения исправности бурового оборудования. Способ включает тепловой анализ по меньшей мере части одного из элементов бурового оборудования с помощью тепловизора, способного воспринимать инфракрасный свет для определения температуры анализируемой части элемента бурового оборудования. Температура анализируемой части бурового оборудования может использоваться для определения исправности элемента бурового оборудования. Технический результат – повышение точности и достоверности определения исправности нефтепромыслового оборудования. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

Устройство для бесконтактного измерения температуры объекта // 2622239

Изобретение относится к оптоэлектронным измерительным устройствам и может быть использовано для бесконтактного измерения температуры объекта по его излучению. Устройство включает фокусирующую оптическую систему (2), фотодетектор (1), совмещенный с изображением измеряемой области (4) объекта (5), по меньшей мере три полупроводниковых излучателя (3) видимого диапазона спектра, расположенных вокруг оптической оси фокусирующей оптической системы (2). Полупроводниковые излучатели (3) видимого диапазона спектра излучения расположены по границе изображения измеряемой области (4) объекта (5). Технический результат - повышение точности и воспроизводимости результатов измерений температуры объекта радиационными методами за счет точного воспроизведения (визуализации) контура измеряемой области на поверхности объекта. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и устройство бесконтактного определения температуры движущегося объекта с неизвестной степенью излучения // 2623183

Изобретение относится к способу бесконтактного определения температуры движущегося объекта, имеющего неизвестный уровень излучения, в особенности объекта в виде металлического провода, транспортируемого вдоль его продольной оси. Согласно заявленному способу направляют объект через по меньшей мере один источник теплового излучения, причем данным источником объект охватывается в большей своей части или полностью. Используя по меньшей мере один детектор излучения, проводят, с пространственным разрешением, измерение теплового излучения в зоне, через которую проходит объект, когда его направляют через источник излучения. На основе измерения, с пространственным разрешением, теплового излучения определяют температуру движущегося объекта. Изобретение относится также к соответствующему устройству. Технический результат – повышение точности получаемых результатов. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ определения повышенной сейсмической активности // 2633646

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для определения повышенной сейсмической активности. Сущность: регистрируют тепловые аномалии земной поверхности и атмосферы пассивным СВЧ-радиометром, установленным на борту космического аппарата. Проводят наземную обработку полученных данных, включающую предварительную обработку и тематическую обработку. Предварительная обработка данных включает калибровку и географическую привязку данных, содержащих радиояркостные температуры. Тематическая обработка данных включает следующие операции: определение в момент измерения температуры поверхности скорости и направления приповерхностного ветра, вертикальных профилей влажности и температуры атмосферы, а также интегральной влажности; определение температур поверхности и атмосферы с учётом гидрометеорологических параметров; вынесение заключения о повышении сейсмической активности в исследуемом районе по превышению разности полученных и среднеклиматических температур поверхности и атмосферы порогового значения. Причем пороговое значение температур выявляют на основе многолетнего анализа вариаций, проведенного с учетом сезонных особенностей для каждого отдельно взятого сейсмоактивного района. Технический результат: повышение точности выявления зоны повышенной сейсмической активности. 1 ил.

Способ измерения пороговой разности температур ик мфпу // 2643695

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и касается способа измерения пороговой разности температур инфракрасного матричного фотоприемного устройства. Измерения осуществляются с использованием снабженного оптическим модулятором абсолютно черного тела (АЧТ) с площадью излучающей площадки, не превышающей размеров матрицы фоточувствительных элементов. При осуществлении способа устанавливают заданную температуру АЧТ (Tсигн), измеряют интегральные шумы Vш_ij всех ФЧЭ, измеряют спектр пропускания холодного светофильтра МФПУ, определяют его коротковолновую и длинноволновую границы пропускания λк и λд, измеряют сигналы всех ФЧЭ Vсигн_ij и рассчитывают величину пороговой разности температур по формуле где с=2,998⋅1010 см⋅с-1 - скорость света; kB=1,381⋅10-23 Вт⋅с⋅К-1 - постоянная Больцмана; h=6,626⋅10-34 Вт⋅с2 - постоянная Планка; N(Tсигн; λк; λд), квантов⋅с-1⋅см-2 - интеграл от функции Планка, определяющий квантовую облученность в телесном угле 2⋅π в спектральном интервале [λк; λд]; Z(Tсигн; λк; λд) - интеграл от производной функции Планка по температуре. Технический результат заключается в повышении точности и упрощении методики измерения. 1 ил.