Способ определения интегральной излучательной способности материалов

 

Союз Соввтских

Социалистических

Рвслублик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЮТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 19.01.77 (21) 2443643/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43) Опубликовано 05 11 78 Бюллетень ¹41

{45) Дата опубликования описаниа17.11.78 " 631788

Т Ь >ÈEÐTÎl г (5l) М. Кл. (01 У 5/12

Гасударственный комитет

Саввтв Министров СИР оо делам нзооретений н открытий (53) УД)< 541.544 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Я. Черепанов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЪНОЙ

ИЗЛУЧАТЕЛЪНОЙ СПОСОБНОСТИ МАТЕРИАЛОВ е =чч/о.зт, Изобретение относится к способам определения теплофиэических свойств, например интегральной излучагельной способности материалов.

Известен способ калориметрического определения интегральной нзлучагельной 5 способности, основанный на измерении мощности, подводимой к образцу tlj . При этом необходимо измерить истинную температуру излучающей поверхности, что очень сложно, поэтому погрешность опре- f0 деления нзлучательной способности, особенно при высоких температурах, велика.

Известен способ определения ингегралт ной излучагельной способности материалов, основанный на измерении мощности, подво-т5 димой к излучающему образцу, окруженному экраном $2) .

Полная излучательная способность бо накаливаемой током нити определяется по выделяемой в -образце постоянной мощнос- 20 тн Щ при постоянной температуре образца

Т :

2 где G — постоянная Стефана Больцм&на;

- площадь поверхности кзпучення.

Мощность Ф/ определяется по напряжению на центральной части образца н по току, текущему через образец. Истинная температура образца, входящая в расчет ную формулу в четвертой степени, определяется косвенно по сопротивлению илн по монохромагнческой яркости образца. Следовательно, по зешносгь измерения излучагельной способности зависит or точности измерения других величнн н поэтому может быть эначнтельной.

Целью изобретения является повышение точности определения.

Поставленная цель достигается тем, что создают колебания мощности, подводимой к образцу, противофазные колебаниям температуры экрана, подбирают амплитуду колебаний мощности, при которой амплитуда колебаний температуры образца равна нулю, н определяют интегральную нзлучательную способность образца

Е

- аавт,в, 631788 где Р— амплитуда колебаний мощности, подводимой к образцу; б — постоянная Стефана-Больцмана;

6 — площадь поверхности излучения;

7 — средняя температура экрана;

9 - амплитуда колеб4ний темпераэ туры экрана.

На чертеже приведена функциональная схема одного из устройств, реализующих предлагаемый способ.

В вакуумной камере 1 помещены нроволочный образец 2 с потенциальными выводами 3 и подогреваемый цилиндрический экран 4 с термопарой 5. Тепловой режим образца создается схемой, содержащей звуковой генератор 6, модуляторы 7 и

7g, усилители 8 и 9 мощности, источники 10, 11 постоянного тока. Измерительная схема содержит потенциометр 12 с самопишущим прибором 13, фильтр 14 низких частот, милливольтметр 15, образцовый резистор 16, переключатели 17 и

18.

Низкочастотное напряжение or генератора 6 модулируется по амплитуде модулятором 7 и поступает на вход усилителя 8. Усиленное напряжение подается на образец, в результате чего в нем выделяется мо|цность

ЗО 0=A + РSin

iQ — частота модуляции.

Экран подогревается аналогичным образом. С помощью модулятора 7> и усилителя 9 в экране создаются периодические колебания температуры около среднего значения с той же частотой модуляции:

Т =Т & Ь.1п(ю :+ p ),. где р-сдвигд фаз.

Модуляторы 7 и 7 выполнены таким образом, что между колебаниями мощнооти в образце и колебаниями температуры экрана можно устанавливать необходимый сдвиг фаз Р. Средние температуры образца и экрана задаются с помощью источников 10, 11 постоянного тока.

Колебания температуры экрана и его средняя температура определяются по термоэдс термопары 5 с помощью потенцио- . метра 12. Колебания термоэдс записываются на приборе 13. Средняя температура образца и амплитуда ее колебаний. on55 ределяются потенциометрически пэ сопротивлению образца. Нля этого использует ся схема измерения термоэдс термопары с фильтром 14 низких частот (при сост ветствующем положении переключателя 18).

Амплитуда колебаний мощности, подводимой к образцу, определяется милливольтметром 15, измеряющим напряжение на потенциальных выводах 3 и на образцовом резисторе 1 6.

Регулируя модуляторы 7 и 7, получают противофазные колебания температуры экрана и мощности, подводимой к образцу, Б этом случаеТэ=Тч+ &эЫИ О Ж }, и уравнение теплового баланса для колебаний температуры образца имеет вид с3&

+Ко, =p вал Ю Г- К & вцч(ыЛ; 7ф(2) где И вЂ” тепло емко с ть о бр азца;

K К вЂ” производные взаимной теплооз отдачи образца и экрана по температуре.

Из решения уравнения (2) получают выражение для амплитуды колебаний температуры образца:

Кэ з (3)

Амплитуда колебаний .& обращается в нуль, если выполняется равенство (4 )

В случае теплообмена излучением

Кэ=-4ЬОО Т э где Ед — приведенный коэффициент черноты излучения системы образец — экоан, практически рав ный интегральной излучательной способности образца, если его диаметр и излучательная способность много меньше диаметра и излучательной способности экрана.

С y"" åòoì этого, из равенства (4) получают формулу длч вычисления интегральной иэлучательной способности образца:

Р о 4 -)-3

В полученную расчетную формулу не входят значения температуры образца и амплитуды ее колебаний. Ориентировочное значение температуры, необходимое для отнесения измеренной степени черноты образца к его температуре, может быть найдено, например, по зависимости сопротивления образца от его температуры. Средняя температура экрана может быть сделана значительно меньше средней температуры образца и поэтому величины Т, 6, входящие в уравнение (5}, могут быть определены с большой точностью.

631 88

Составитель В. Воробьев

Редактор Т. Орловская Техред Н, Андрейчук Корректор Н. Ковалева

Заказ 6330f41 Тираж 789 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, для определения иэлучательной способности предлагаемым способом не требуется точного знания истинной температуры образца. Это псвышает точность измерения Я@ образца, особенно в 5 области высоких температур, где измерение истинной температуры связано с большими погрешностями. Важным преимуществом предлагаемого способа является воэможность проводить сравнительные изме- 0 рения излучательной способности различных материалов, гак как величина Т 9 йФ Я может быть сделана постоянной в опытах с различными образцами.

Формула изобретения

Способ определения интегральной излучательной способности материалов, осно: ванный на измерении мощности, подводимой к излучающему образцу, окруженному экраном, отличающийся тем, что, с целью повьццения точности опреде<@ ления, создают колебания мощности, пойводимо% к образцу, прогивофазные колебаниямм темпера гуры экрана, подбирают амплитуду колебаний мощности, при которой амплитуда колебаний температуры образца равна нулю и определяют излучательную способность образца по формуле: Р о yggys э где P — амплитуда колебаний мощности, подводимой к образцу; б - постоянная Стефана-Больцмана;

5 — площадь поверхности излучения;

T — средняя температура экрана;

& — амплитуда колебаний темперагу3 ры экрана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

g. ДЫе R.Ç. and other s. Journo(, of

АррС.Paws. 31, 4382,496О.

2.%си.Мщд А.c- Temper «re йь мж&Оы аГйй and controй in science cwind

Жс3овЬ-w. vol-4, ИФ1, N Y, 4 94 4