автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Метод и система неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных конструкций и изделий

ООЗ170Э07

На правах рукописи

ИВАНОВ Геннадий Николаевич

МЕТОД И СИСТЕМА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ

05 11 13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 Ш Г

Тамбов 2008

003170907

Работа выполнена на кафедре "Криминалистика и информатизация правовой деятельности" Тамбовского государственного технического университета

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Чернышов Владимир Николаевич

доктор технических наук, профессор Беляев Павел Серафимович,

кандидат технических наук, доцент Федоров Николай Павлович

Ведущая организация

АООТ НИИ "Электромера", г Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится 15 мая 2008 г в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212 260 01 Тамбовского государственного технического университета по адресу г Тамбов, ул Советская, 106, ТГТУ, Большой зал

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу 392000, г Тамбов, ул Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю совета Д 212 260 01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тамбовского государственного технического университета

Автореферат разослан'?^шреля 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Чуриков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современный уровень развития производства в важнейших и ответственных отраслях техники требует проведения постоянно усложняющихся измерительных экспериментов Особое место среди них занимают неразрушающие методы контроля и технической диагностики, характеризующиеся высокой сложностью физического эксперимента, требованием детального математического описания физических процессов в контролируемых объектах измерения, необходимостью проведения корректного метрологического анализа результатов измерений

В настоящее время в целях экономии топливно-энергетических ресурсов при резко возросшей стоимости энергоносителей в строительной теплотехнике широко используются многослойные ограждающие конструкции (стеновые панели, наружные перекрытия, элементы кровли и т д ), через которые идут основные теплопотери зданий и сооружений Поскольку ограждающие конструкции зданий и сооружений представляют собой, как правило, трехслойную систему, наружные слои которой обеспечивают механическую прочность, а внутренний слой - теплозащиту конструкции, то для решения задачи энергосбережения в строительстве необходимо разработать и усовершенствовать методы и средства неразрушающего контроля (НК) теплофизических свойств (ТФС) многослойных строительных изделий как в процессе их изготовления, так и в реальных условиях эксплуатации Кроме того, при разработке, испытании и эксплуатации таких многослойных конструкций необходимо иметь информацию о теплофизических свойствах как отдельных слоев, так и теплозащитной конструкции в целом, так как ТФС в этом случае являются параметрами, определяющими качество таких изделий Поэтому получение оперативной и достоверной информации о теплофизических параметрах многослойных теплозащитных конструкций становится уже необходимым условием как при строительстве, так и эксплуатации таких зданий и сооружений

Для решения поставленной задачи наиболее перспективными с точки зрения оперативности, достоверности и информативности являются тепловые методы и средства неразрушающего контроля ТФС, которые позволяют осуществлять контроль теплофизических свойств многослойных материалов и изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик Поэтому разработка новых методов НК ТФС и совершенствование известных средств, позволяющих контролировать теплозащитные свойства многослойных конструкций и изделий с необходимой для теплофизических измерений точностью, является актуальной задачей энергосбережения в строительной теплотехнике

Цель работы - разработка, исследование и внедрение в практику метода и реализующей его микропроцессорной мобильной измерительной

системы, позволяющей осуществлять НК ТФС многослойных изделий как при их производстве, так и эксплуатации с необходимой для теплофизиче-ских измерений оперативностью и точностью

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

- на основе физико-математических моделей, описывающих квазистационарные тепловые процессы в исследуемых многослойных объектах, разработать и исследовать новый метод НК ТФС трехслойных изделий, основанный на одновременном использовании контактного и бесконтактного тепловых воздействий на поверхность исследуемых объектов и обладающий высокой метрологической эффективностью, обусловленной использованием адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизического эксперимента,

- разработать микропроцессорную информационно-измерительную систему (ИИС), реализующую созданный метод НК ТФС трехслойных изделий,

- провести метрологический анализ разработанного метода и системы НК ТФС многослойных изделий с рекомендациями повышения их метрологического уровня,

- провести экспериментальную проверку работоспособности созданных метода и ИИС НК ТФС трехслойных изделий и внедрить в промышленное производство

Методы и методики исследования. Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на аналитической теории теплопроводности, математической физике, математическом моделировании, метрологии и метрологическом эксперименте, на результатах научно-исследовательских работ кафедры "Криминалистика и информатизация правовой деятельности" Тамбовского государственного технического университета, Тамбовского областного отделения "Российское общество по неразрушающему контролю и технической диагностике", а также ряда промышленных и научно-исследовательских организаций

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что на основе физико-математических моделей теплопереноса в трехслойных системах плоских тел из твердых материалов с различными ТФС при контактном и бесконтактном тепловом воздействии на них от дискового и подвижного точечного источника тепла создан новый, защищенный патентом на изобретение, метод НК ТФС материалов каждого из слоев трехслойной конструкции, отличительной особенностью которого является одновременное определение ТФС всех слоев исследуемых объектов, а также использование адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизического эксперимента, позво-2

ляющее исключить влияние внутреннего слоя исследуемой трехслойной системы на тепловые процессы при исследовании ее наружных слоев, что обеспечило существенное повышение достоверности результатов контроля ТФС каждого из исследуемых слоев и полную гарантию сохранения их целостности и эксплуатационных характеристик

Микропроцессорная ИИС, созданная на основе этого метода, существенно упрощает процесс измерений и повышает производительность исследований (иногда в несколько раз) таких сложных для теплофизических измерений объектов, как многослойные физические системы, реализует структурно-алгоритмические методы повышения точности результатов измерения на основе математического описания измерительных процедур и цепей

Отличительным преимуществом разработанных метода и реализующего его микропроцессорного измерительного средства является значительное расширение области их применения, обусловленное возможностью неразру-шающего контроля ТФС трехслойных физических систем из плоских тел с достаточной для технологического контроля точностью и оперативностью

Проведен метрологический анализ разработанных метода и средства НК ТФС многослойных изделий и даны рекомендации по повышению их метрологического уровня

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе разработанного метода НК ТФС многослойных изделий, который защищен патентом РФ на изобретение, создана и внедрена в производство микропроцессорная ИИС с соответствующим алгоритмическим, программным и метрологическим обеспечением, позволяющая расширить область применения тепловых методов и средств НК за счет возможности определения ТФС многослойных (трехслойных) изделий с высокой для теплофизических измерений точностью как в лабораторных, так и промышленных условиях, а также определять геометрические размеры и термосопротивление трехслойных ограждающих строительных конструкций для различных теплоизоляционных материалов в зависимости от климатических особенностей регионов России Результаты диссертационной работы приняты к использованию в ОАО "Воронежстрой" (г Воронеж), ОАО "Ремик-Центр" (г Москва), а также в учебном процессе ТГТУ

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на Шестой международной теплофизической школе "Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством" (г Тамбов, 2007 г), VII международной научной конференции "Неразрушающий контроль и техническая диагностика" (г Ялта, 2007 г), XI - XIII научных конференциях ТГТУ (г Тамбов, 2006 - 2008 гг)

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 9-ти печатных работах, в том числе монографии, 3-х статьях в центральных научных журналах, 4-х публикациях в региональных журналах, патенте на изобретение

Структура работы. Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение и приложения, изложенные на 110 страницах, 11 рисунков, 9 таблиц, список литературы включает 72 наименования

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, показана ее связь с государственными программами и НИР, сформулированы цели и задачи работы Раскрыты научная новизна и практическая ценность, приведены результаты апробации и реализации работы

В первой главе диссертации проведен информационный обзор и сравнительный анализ методов и измерительных средств НК ТФС многослойных изделий, которые позволяют сделать следующие выводы

Проведенный информационный анализ показал, что в большом многообразии методов и средств НК ТФС материалов и изделий перспективными по объему измерительной информации о ТФС объектов исследования, точности и простоте реализации на основе микропроцессорной техники являются методы, использующие квазистационарный тепловой режим при бесконтактном тепловом воздействии на исследуемые объекты от подвижного точечного источника тепла и измерении температуры поверхности исследуемых изделий по электромагнитному излучению В этом случае появляется возможность получить экспресс-информацию о всем комплексе ТФС материалов за один эксперимент, не требуются сложные расчеты для определения искомых характеристик

Однако существующие методы и средства НК ТФС многослойных изделий обладают рядом серьезных недостатков, основными из которых являются неадекватность математических моделей, описывающих тепловой процесс в многослойной физической системе, а также неучет влияния степени черноты и состояния поверхности исследуемых образцов, отсутствие убедительного метрологического анализа результатов измерения и т д Поэтому разработка корректного математического описания объектов контроля, измерительных процедур и реальных условий проведения теплофи-зического эксперимента позволит создать методы НК ТФС многослойных физических объектов с высоким метрологическим уровнем

Во второй главе представлен разработанный метод неразрушающего контроля трехслойных изделий, сущность которого заключается в следующем

Для определения ТФС наружных слоев конструкции 1 над ними помещают точечный источник тепловой энергии 2 (лазер) и термоприемники 3 и 4 (рис 1), один из которых сфокусирован в точку теплового воздействия источника, а другой - в точку поверхности этого слоя, находящуюся от центра пятна нагрева на расстоянии* = равном толщине первого слоя конструкции

Далее начинают перемещение источника энергии 2 и термоприемников 3 и 4 над исследуемым изделием / со скоростью V При этом осуществляют широтно-импульсную модуляцию лазерного луча, прерывая его фотозатвором 5 и изменяя при этом мощность тепловых импульсов, наносимых на поверхность исследуемого тела (рис 2)

1 3 2 5 4

Рис. 1. Схема расположения источника тепла и термоприемников при определении ТФС наружных слоев трехслойной конструкции

Рис. 2. Термограммы нагрева и вид теплового воздействия при адаптивном изменении мощности тепловых импульсов, воздействующих на исследуемый объект

Увеличение мощности тепловых импульсов Q, осуществляют до тех пор, пока в точке поверхности х = появится избыточная температура, равная 0,1 - 0,2 К При этом термоприемником 4, сфокусированным в центр пятна нагрева источника, измеряют в паузах между тепловыми импульсами избыточную температуру поверхности слоя, исключая тем самым прямое попадание на термоприемник (инфракрасный первичный преобразователь температуры) части энергии лазерного луча, отраженного от поверхности исследуемого слоя

Контролируемую температуру центра пятна нагрева постоянно сравнивают с температурой термодеструкции Гкрм исследуемого материала Если температура нагрева приблизится к величине, равной (0,8 0,9) Ттерч, а в точке х = еще нет избыточной температуры, то увеличение мощности импульсов ¡2, прекращается, тем самым фиксируется верхний предел мощности импульсов источника 2,пах

Если же в точке х = ]ц появилась избыточная температура 0,1 - 0,2 К, то на этом увеличение мощности прекращается, т е устанавливается максимально возможная мощность ()тзх, при которой на тепловой процесс в исследуемом слое не влияют ТФС внутреннего слоя изделия

Определив верхний допустимый предел мощности тепловых импульсов бтах, фокусируют термоприемник 3 в точку поверхности первого наружного слоя исследуемого объекта, находящуюся на расстоянии Яу от центра пятна нагрева лазера (см рис 1), и начинают перемещение источника энергии и термоприемника над исследуемым изделием со скоростью V Расстояние задают меньше величины Ль например, можно задать = Их!2

Затем увеличивают мощность тепловых импульсов, начиная с Отт, но не выше найденного 2пих, в соответствии с зависимостью

Ошп^йшп+да, со

Щ = К2АТ1 + — [[гзад1 - Г(т, )]л, (2)

л- з

где АТ, = 7^1 - Дт,) - разность между наперед заданной температурой и текущей избыточной температурой в точке контроля 7(т,) в моменты времени

т, = адм + т0,

где т0 - минимальный интервал времени определения разности АТ„ который задается в диапазоне от 1 до 3 с, К2, К3, КА - коэффициенты пропорциональности, причем К2 задается в диапазоне от 0,2 до 5, К3 - от 10 до 50,

б

К4 - от 0,1 до 5, для материалов с большой теплопроводностью целесообразно брать К4 > 1, а для теплоизолятора - АГ4 <" 1, так как в первом случае термограмма нагрева изменяется динамичнее и для определения равенства установившейся температуры заданному значению необходимо чаще определять АТ, Определяют такую мощность импульсов Охь при которой установившееся значение избыточной температуры 7(Л0 в точке контроля станет равным наперед заданному значению ГЭД1 (см рис 2, а)

Затем термоприемник фокусируют в точку контроля, находящуюся на расстоянии /?2 от источника тепла, и еще увеличивают мощность тепловых импульсов в соответствии с зависимостями (1) и (2) до тех пор, пока установившееся значение избыточной температуры Т^Яг) в точке контроля Я2 станет равным второму наперед заданному значению Гзад2, которое не менее чем на 10 - 15 % превышает значение Т^ь и определяют мощность тепловых импульсов Ох1 (см рис 2, а) По найденным значениям мощностей 0x1 и ¡2*2 рассчитываются искомые теплофизические характеристики исследуемого материала по формулам

где - частота тепловых импульсов от источника тепла, 0x1, <2x1 - мощности тепловых импульсов источника тепла, соответственно при контроле избыточных температур Т(К^) и Т(Я2) в точках поверхности на расстоянии /?1 и Я2 от пятна источника тепла, к - коэффициент, учитывающий степень черноты поверхности исследуемых изделий, хь х2 - расстояния между центром пятна нагрева и проекциями точек, расположенных на расстояниях /?[ и Т?2 от него, на линию движения источника тепла

Для определения ТФС второго наружного слоя конструкции измерительный зонд (лазер и термоприемник) фокусируют на поверхность второго слоя, осуществляют вышеизложенные измерительные процедуры и, определив мощности импульсов 0*х1 и <2*2. по соотношениям (3) и (4) рассчитывают искомые ТФС второго наружного слоя трехслойной конструкции

Для определения ТФС материалов внутреннего слоя конструкции на каждую из наружных поверхностей трехслойной конструкции (рис 3) устанавливаются по одному зонду, в плоскости контакта первого из которых расположены дисковый нагреватель ДН, а также термопара 7*пЬ помещенная в центр контактной плоскости дискового нагревателя В плоскости

а =

21п ОлЬПЪ) ' <2x2 ЪФ:)

21п

(3)

(4)

контакта второго термозонда расположены датчик теплового потока, а в центре круга датчика теплового потока вмонтирована вторая термопара Тп2 Нагреватель и термопары как первого, так и второго зондов закрыты по внешней от контактной плоскости стороне теплоизоляционным материалом типа рипора или асбеста, обеспечивая направленное движение тепловых потоков на наружную поверхность конструкции и препятствуя теплообмену в других направлениях, тем самым обеспечивая реализацию адиабатического режима нагрева

При определении ТФС материалов внутреннего слоя конструкции включают дисковый нагреватель ДН и осуществляют подвод к поверхности конструкции удельного теплового потока через круг до тех пор, пока на противоположной поверхности конструкции появится тепловой поток Измеряют при этом величину установившегося теплового потока а также температуру в плоскостях 1 и 4 (рис 3) с помощью термопар Гп1 и Тп2

Перепад температур на первом слое конструкции в соответствии с электротепловой аналогией определяется как

ДГ = 71-Г2 (5)

А,

Отсюда температура в плоскости 2 (рис 3) определяется из соотношения

(6)

Л]

По аналогии с (6) температура в плоскости 3 (рис 3) определяется из соотношения

Т3=Т4+д^ (7)

Дисковый нагреватель Термопара Ты

Рис. 3. Схема расположения источника тепла и термоприемников при определении ТФС внутреннего слоя трехслойной конструкции

Используя выражения (6) и (7), перепад температуры на внутреннем слое конструкции определяется выражением

Т2-Тг=Чх^ (8) л2

Искомый коэффициент теплопроводности внутреннего слоя конструкции определяется по соотношению

= т--ГТ (9)

<?2-Т3)

т Л1

т\-Чх-г-к\

Т

Для определения коэффициента температуропроводности внутреннего слоя конструкции используется соотношение, описывающее распределение температуры по толщине /г2 слоя материала и во времени х, имеющее вид

Т2 -Т3 = АТ(1ъ, Т) = (10)

А 2

Имея информацию о X и дх и используя известные подробные таблицы для определения функции кратного интеграла вероятности 1егТс г, численным методом определяется искомый коэффициент температуропроводности а2

Таким образом, имея информацию об установившейся мощности тепловых импульсов точечного линейного источника тепла (лазера) и измерив температуру в заданных точках поверхности исследуемого изделия, по соотношениям (3), (4) определяем ТФС наружных слоев конструкции, а измерив тепловой поток на противоположной от дискового нагревателя стороне изделия и температуры на обеих внешних сторонах конструкции при действии дискового нагревателя, по соотношениям (9) и (10) определяют ТФС внутреннего слоя исследуемой трехслойной конструкции

В третьей главе дано описание микропроцессорной системы, реализующей разработанный метод НК ТФС многослойных изделий, схема которой представлена на рис 4

Основным блоком разработанной ИИС является микропроцессорный системный блок МСБ, включающий в себя системный контроллер СК, процессор Пр, постоянное запоминающее устройство ПЗУ, оперативное запоминающее устройство ОЗУ, дешифратор адресов ДА, адаптеры ввода-вывода АВВ-1, АВВ-2, аналого-цифровые преобразователи АЦП-1, АЦП-2, цифровой индикатор ЦИ и тактирующий генератор ТГ Измерительная система имеет два основных канала, по первому из которых поступает измерительная информация с зонда 1 и зонда 2, а по второму - информация с измерительной головки, сканирующей над поверхностью исследуемых слоев трехслойного изделия

Рис. 4 Микропроцессорная система НК ТФС трехслойных изделий, реализующая комбинированный метод контроля

Первый канал системы реализует контактный метод НК ТФС внутреннего слоя исследуемой трехслойной системы, а второй канал - бесконтактный метод НК ТФС наружных слоев исследуемых трехслойных объектов

На контактной поверхности зонда 1 находится дисковый нагреватель, в центре которого зачеканена термопара Тп1, на контактной поверхности

зонда 2 помещены датчик теплового потока и термопара Тп2 Выходы термопар Т„1 и Т[й, а также выход датчика теплового потока через специализированный прецизионный коммутатор СПК-1 и нормирующий прецизионный усилитель НПУ-2 подключены к АЦП-1, выход которого соединен с адаптером ввода-вывода АВВ-1 Дисковый нагреватель подключен к источнику стабилизированного напряжения ИСН, который управляется сигналом с адаптера ввода-вывода АВВ-1 Кроме того, к адаптеру АВВ-1 подключен электрический термометр ЭТ, контролирующий температуру окружающей среды

Измерительная головка, состоящая из точечного источника тепловой энергии (лазера) и двух термоприемников, один из которых сфокусирован в точку теплового воздействия источника, а другой - в точку поверхности этого слоя, находящуюся от центра пятна нагрева на расстоянии х = 1ц, равном толщине первого слоя конструкции

Выходы термоприемников через специальный прецизионный коммутатор СПК-2 и нормирующий прецизионный усилитель НПУ-2 подключены к АЦП-2, выход которого соединен с адаптером ввода-вывода АВВ-2.

Точечный источник тепла (лазер) соединен с блоком питания БПИ, который управляется системным процессором МСБ через устройство ввода-вывода АВВ-2 Перемещение измерительной головки с заданной постоянной скоростью V осуществляется механизмом МПГ, который приводится в движение двигателем постоянного тока ДПТ, управляемым через адаптер АВВ-2 процессором МСБ

Механизм перемещения термоприемника МПТ, осуществляющий через кинематическую связь изменение расстояния между источником тепла и термоприемниками, соединен с реверсивным двигателем РД, который через усилитель мощности УМ подключен к адаптеру АВВ-2 системного процессора МСБ Датчик ДП перемещения термоприемника относительно источника тепла соединен с устройством ввода-вывода АВВ-2, к которому подключен также фотозатвор

Работа системы осуществляется следующим образом По команде с процессора МСБ термоприемник 1 устанавливается на расстоянии х = 1ц от центра пятна нагрева лазера, включается блок питания лазера и механизм МПГ начинает перемещать измерительную головку над поверхностью первого наружного слоя с заданной скоростью V При этом в системном процессоре МСБ в соответствии с алгор1ггмом, построенным с использованием соотношений (1)-(2), осуществляется широтно-импульсная модуляция лазерного луча прерыванием фотозатвора Увеличение мощности тепловых импульсов прекращается при появлении избыточной температуры в точке х = 1ц, которая контролируется термоприемником 1 Най-

денный верхний предел мощности Qmm при котором внутренний слой исследуемого изделия практически не будет оказывать влияния на результаты при контроле ТФС наружных слоев, заносится в оперативную память процессора МСБ Затем по команде с процессора термоприемник 1 помещается в точку на расстоянии Ri от термоприемника и мощность тепловых импульсов увеличивается с минимального значения Qmm в соответствии с алгоритмом, реализующим соотношения (1)-(2), до момента времени, когда контролируемая избыточная температура станет равной наперед заданному значению Гзадi Далее перемещают точку контроля температуры на расстояние R2, равное, например, половине расстояния Ri и изменяют по тому же адаптивному алгоритму мощность тепловых импульсов до тех пор, пока контролируемая избыточная температура не станет равной заданному значению Тзйа При этом в ОЗУ процессора МСБ зафиксируются найденные мощности Qxh Q&, по которьм в соответствии с зависимостями (3), (4) рассчитываются искомые ТФС первого наружного слоя Затем по команде с системного процессора МСБ аналогичные измерительные процедуры производятся при сканировании измерительной головки над вторым наружным слоем трехслойного изделия и определяются ТФС нижнего наружного слоя изделия

Далее по команде с процессора МСБ включается дисковый нагреватель зонда 1 и снимается измерительная информация с термопар T„i и Т„2, а также датчика теплового потока Используя информацию о величине теплового потока qx, пронизывающего трехслойную физическую систему, а также температуру в плоскостях контакта измерительных зондов с исследуемым изделием и найденные ТФС наружных слоев, по алгоритму, построенному в соответствии с зависимостями (9) и (10), в процессоре МСБ вычисляются ТФС внутреннего слоя исследуемой трехслойной конструкции

Полученные данные о ТФС всех слоев исследуемых трехслойных изделий хранятся в оперативной памяти ОЗУ системного процессора МСБ и могут быть вызваны оператором на цифровой индикатор ИИС в любое время после окончания измерительного эксперимента

Блок-схема работы микропроцессорной системы приведена на рис 5 Основным преимуществом разработанной измерительной системы по сравнению с известными является поиск в процессе измерений оптимальных значений энергетических параметров теплофизического эксперимента (мощность тепловых импульсов), что позволяет в условиях недостаточной априорной информации о теплофизических свойствах исследуемых объектов полностью исключить возможность их разрушения, так как заданные значения температур, до которых в системе осуществляется нагрев, гораздо меньше температуры термодеструкции исследуемого объекта 12

Рис. 5. Блок-схема алгоритма работы информационно-измерительной системы иеразрушающего конгротя ТФС трехслойных изделий

Кроме того, разработанная микропроцессорная ИИС, реализующая комбинированный (контактный и бесконтактный) методы НК ТФС трехслойных изделий имеет два канала, по одному из которых поступает ин-

формация с контактного измерительного зонда, позволяющая в микропроцессоре рассчитать ТФС внутреннего слоя исследуемой трехслойной системы, а измерительная информация второго канала, поступающая с измерительной головки, сканирующей над поверхностью наружных слоев изделия, используется для определения ТФС этих слоев Поскольку измерительная информация в процессе эксперимента поступает в микропроцессор по обоим каналам одновременно, то это существенно (почти в два раза) повышает оперативность определения искомых ТФС трехслойных изделий

В четвертой главе проведен анализ погрешности результатов измерений по разработанному методу НК ТФС трехслойных изделий на базе аналитических соотношений, полученных с использованием математических моделей измерительных процедур, объектов измерений и условий измерений Для предложенного метода контроля ТФС получены структуры полной погрешности измерений, проведена оценка вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику указанной погрешности и выделены доминанты в составе полной погрешности Подобный подход создает предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешности, а также коррекции результатов измерений

В заключении этой главы приведены результаты экспериментальных исследований разработанного метода и микропроцессорной системы НК ТФС многослойных (трехслойных) изделий на основе метрологического эксперимента Проведенные экспериментальные исследования разработанного метода и устройства НК ТФС трехслойных изделий подтвердили корректность основных теоретических выводов, положенных в основу создания этого средства контроля, а также эффективность его практического применения в области теплофизических измерений и технической диагностики

В приложениях приведены конструкция измерительного зонда разработанной ИИС, компьютерные программы, результаты выделений доминант при анализе погрешностей на аналитической основе и на основе метрологического эксперимента, экспериментальные данные и акты о внедрении результатов работы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем

1 Проведенный информационный анализ показал, что во многих отраслях народного хозяйства, таких как строительство, машиностроение, теплоэнергетика и т д требуется определять теплозащитные свойства многослойных конструкций и изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик Поэтому разработка новых методов и 14

средств неразрушающего контроля ТФС многослойных физических систем является актуальной задачей теплофизических измерений и технической диагностики

2 На основе моделей, описывающих тепловые процессы в исследуемых трехслойных объектах при контактном тепловом воздействии от дискового источника и бесконтактном тепловом воздействии от подвижного точечного источника тепла, разработан новый метод НК ТФС трехслойных изделий, в котором используется комбинация контактного и бесконтактного тепловых воздействий на исследуемые объекты, что позволило почти в 2 раза повысить оперативность контроля Использование в разработанном методе адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизнческого эксперимента позволяет, во-первых, исключить влияние внутреннего слоя исследуемой трехслойной системы на тепловые процессы при исследовании ее наружных слоев, во-вторых, обеспечивает существенное повышение достоверности результатов контроля ТФС каждого из исследуемых слоев и полную гарантию сохранения их целостности и эксплуатационных характеристик

3 Разработана микропроцессорная ИИС, реализующая созданный метод НК ТФС, позволяющая определять весь комплекс ТФС трехслойных изделий с погрешностью, не превышающей 7 - 8 % В созданной системе, кроме того, в процессе измерений осуществляется адаптивный поиск оптимальных значений энергетических параметров теплофизнческого эксперимента, что позволяет полностью исключить возможность теплового разрушения исследуемых изделий с сохранением высокого метрологического уровня разработанного средства контроля и технической диагностики

4 Проведен анализ погрешностей результатов измерений для разработанного метода и ИИС на базе аналитических соотношений, полученных с использованием математических моделей измерительных процедур, объектов и условий измерений Получены структуры полной погрешности измерений ТФС, проведена оценка вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику указанной погрешности и выделены доминанты в составе полной погрешности Подобный подход создает предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешностей

5 Проведены экспериментальные исследования разработанного метода и ИИС НК ТФС трехслойных изделий, показавшие корректность основных теоретических выводов, положенных в основу разработанных метода и системы Микропроцессорная система, реализующая предложенный метод Ж ТФС трехслойных изделий внедрена в промышленное производство

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях по перечню ВАК-.

1 Чернышев, В Н Методы и приборы неразрушающего контроля и технической диагностики теплофизических свойств многослойных объектов / В Н Чер-нышов, ГН Иванов, А В Чернышов -М Машиностроение-1, 2007 -87 с

2 Иванов, Г Н Информационно-измерительная система и метод неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных теплозащитных покрытий и изделий / Г Н Иванов, А В Чернышов // Сейсмостойкое строительство Безопасность сооружений - 2007 —Л» 1 - С 23-26

3 Чернышов, А В Метод неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных теплозащитных покрытий и изделий / А В Чернышов, ГН Иванов//Контроль Диагностика -2007 -№6(108) -С 50-54

4 Пат 2006130893 Российская Федерация, С2, G 01 N 25/18 Способ неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных строительных конструкций / А В Чернышов, Г Н Иванов , заявитель и патентообладатель Тамбовский государственный технический университет - заявл 28 08 2006 , опубл 24 07 2007, Бюл № 14. - 8 с

5 Чернышов, А В Метод и информационно-измерительная система неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных теплозащитных покрытий и изделий / А В Чернышов, Г Н Иванов // Вестник Тамбовского университета. Естественные и технические науки -2006 -Т 11 -Вып 4 -С 588-593

В других изданиях.

1 Иванов, Г Н Комбинированный метод неразрушающего контроля теплофизических свойств трехслойных изделий / Г Н Иванов, А В Чернышов // Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством материалы Шестой между-нар теплофиз школы в 2 ч Тамбов, 1-6 октября 2007 г - Тамбов, 2007 - 4 1 -С 244-248

2 Иванов, Г Н Адаптивный метод неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных конструкций и изделий / Г Н Иванов, А В Чернышов // Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование сб трудов XII науч конф ТГТУ - Тамбов Изд-во Тамб гос техн ун-та, 2007 - С 64-68

3 Иванов, Г Н Метрологический анализ комбинированного метода неразрушающего контроля многослойных объектов / ГН Иванов, А В Чернышов // Труды ТГТУ сб науч ст молодых ученых и студентов - Тамбов Изд-во Тамб гос техн ун-та, 2006 -Вып 19 - С 87-92

4 Иванов, Г Н Неразрушающий контроль и диагностика теплозащитных свойств многослойных строительных конструкций и изделий / ГН Иванов, А В Чернышов, В Н Чернышов // Неразрушающий контроль и техническая диагностика материалы VII междунар конф -Ялта, 2007 - С 124-129

Подписано в печать 10 04 08 Формат 60 х 84^6 0,93 уел печ л Тираж 100 зкз Заказ № 174

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к 14

ВВЕДЕНИЕ.

1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

1.1 Контактные методы неразрушающего контроля ТФС многослойных изделий.

1.2 Бесконтактные методы неразрушающего контроля ТФС многослойных изделий.

1.3 Постановка задачи исследования.

1.4 Выводы.

2 МЕТОД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС ТРЕХСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

2.1 Модель температурных полей в полубесконечном в тепловом отношении объекте при бесконтактном тепловом воздействии на него от подвижного источника тепла.

2.2 Метод неразрушающего контроля

ТФС трехслойных изделий.

2.3Выводы.

3 МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

3.1 Микропроцессорная система неразрушающего контактного контроля ТФС многослойных изделий.

3.2 Измерительные зонды и блок-схема алгоритма работы ИИС неразрушающего контроля ТФС трехслойных изделий.

3.3 Выводы.

4 МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДА И ИИС НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТФС ТРЕХСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

4.1 Анализ погрешности измерений температуры.

4.2 Анализ погрешности комбинированного метода.

4.3 Экспериментальные исследования методов и измерительных систем НК ТФС многослойных изделий.

4.4 Выводы.

Современный уровень развития производства в важнейших и ответственных отраслях техники требует проведения постоянно усложняющихся измерительных экспериментов. Особое место среди них занимают неразру-шающие методы контроля и технической диагностики, характеризующиеся высокой сложностью физического эксперимента, требованием детального математического описания физических процессов в контролируемых объектах измерения, необходимостью проведения корректного метрологического анализа результатов измерений.

Обеспечение надежности функционирования объектов различных отраслей промышленности требует наличия соответствующих методов и средств неразрушающего контроля и диагностики для определения их технического состояния. При этом повышение требований достоверности результатов диагностики, и практика это подтверждает, приводит к необходимости перехода от дефектоскопии объектов (обнаружения дефектов) к дефектомет-рии (определению характеристик дефектов), что дает возможность оценки остаточного ресурса исследуемых объектов.

Поскольку одним из основных показателей качества большинства из синтезируемых новых конструкционных, электроизоляционных, строительных и теплозащитных материалов являются их теплофизические свойства (ТФС), то для контроля этих параметров целесообразно использовать методы теплового неразрушающего контроля (ТНК), позволяющие с высокой оперативностью, надежностью и производительностью осуществлять контроль ТФС как самих материалов, так и готовых изделий из них. Сложность и большой объем экспериментальных исследований по определению качества, долговечности и надежности синтезированных материалов и готовых изделий из них требуют как совершенствования традиционных, так и создания новых эффективных методов и средств контроля.

Актуальность работы

В настоящее время много внимания уделяется решению проблем строительства и реконструкции зданий и сооружений в целях обеспечения комфортного пребывания в них людей при эффективном использовании энергоносителей. Наиболее эффективно эта проблема решается с использованием многослойных конструкций защитных покрытий, в которых одни слои обеспечивают прочность, а другие - тепловую защиту. При разработке, испытании и эксплуатации таких многослойных теплозащитных покрытий необходимо иметь информацию о ТФС как отдельных слоев, так и всей конструкции защитной оболочки в целом, т.к. ТФС в этом случае являются параметрами, определяющими надежность, работоспособность, а в итоге и качество готовых изделий этих отраслей техники. Поэтому получение оперативной и достоверной информации о теплофизических параметрах многослойных теплозащитных покрытий становится уже необходимым условием как при создании, так и эксплуатации этих ответственных изделий.

Для решения этой задачи наиболее перспективными с точки зрения оперативности, точности и информативности являются тепловые методы и средства неразрушающего контроля (НК) ТФС, которые позволяют осуществлять контроль теплофизических характеристик материалов и изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик. Поэтому разработка новых методов и средств НК ТФС, позволяющих контролировать теплозащитные свойства многослойных материалов и конструкций с необходимой для теплофизических измерений точностью, является актуальной задачей во многих важнейших отраслях современной техники.

В целях экономии топливно-энергетических ресурсов при резко возросшей стоимости энергоносителей в строительной теплотехнике в настоящее время широко используются многослойные ограждающие конструкции (стеновые панели, наружные перекрытия, стыковые соединения, перегородки, полы, элементы кровли и т.д.), через которые идут основные теплопотери зданий и сооружений. Поэтому одной из основных задач, стоящих перед контролерами качества строительных конструкций, является определение соответствия их теплотехнических характеристик (в основном по сопротивлению теплопередаче и теплопотерям) нормативным документам СНиП, МГСН и др. Поскольку ограждающие конструкции зданий и сооружений представляют собой трехслойную систему, наружные слои которой обеспечивают механическую прочность, а внутренний слой - теплозащиту конструкции, то для решения этой задачи необходимо также разработать новые методы и средства НК ТФС многослойных строительных изделий как в процессе их изготовления, так и в реальных условиях эксплуатации.

В связи с возрастающим объемом производства биметаллов и изделий из них, повышением требований к их эксплуатационным характеристикам становится актуальной задача оперативного контроля в процессе их производства основных показателей качества, таких как геометрические параметры, прочность сцепления слоев, зависящая от сплошности соединения компонентов биметалла, а также теплофизические свойства, т.к. большинство изделий из биметаллов (вкладыши, подшипники скольжения, втулки, упорные кольца, сферические опоры) работают в жестких тепловых режимах.

Поскольку биметаллы и изделия из них представляют многослойную (двух-, трехслойную) конструкцию," то для определения дефектов от нарушения сплошности соединения слоев целесообразно использовать тепловые методы НК, позволяющие с большой разрешающей способностью, оперативностью и точностью определить размеры и место дефектов, т.к. ТФС металлических слоев и воздушных зазоров между ними отличаются не менее, чем на два порядка. Для определения же геометрических параметров биметаллов (толщина слоев) на основе теплометрических методов необходимо предварительно определить ТФС каждого слоя, а затем определить уже искомые толщины. Поскольку контроль этих основных параметров необходимо проводить в процессе производства биметаллов и изделий из него, то наиболее эффективно здесь использовать бесконтактные методы НК, позволяющие непрерывно получать информацию об основных параметрах качества и использовать ее для активного управления техпроцессом. Поэтому разработка, исследование и внедрение в производство методов и средств активно технологического неразрушающего контроля основных параметров качества биметаллов и изделий из них также являются актуальными вопросами современного машиностроения, требующими создания новых высокоэффективных измерительных средств данного направления.

При сложном характере протекающих тепловых процессов в исследуемом объекте, что обычно имеет место при неразрушающем контроле многослойных изделий, основной задачей исследователей является разработка физико-математических моделей, адекватно описывающих теплофизические процессы в объекте контроля, а также моделей измерительных процедур, выполняемых при проведении неразрушающего контроля, объектов, условий и средств измерений. Эти модели являются теоретической основой для создания новых методов НК ТФС многослойных изделий.

Стремительное развитие, популярность и доступность микропроцессорной техники способствует широкому ее использованию при реализации разрабатываемых новых методов НК ТФС многослойных материалов и изделий. Эффективность применения микропроцессорных средств при создании приборов и измерительных систем обусловлена тем, что они позволяют ускорить и полностью автоматизировать проведение теплофизического эксперимента, в отсутствии априорной информации о ТФС объектов измерения адаптивно изменять пространственно-временные и энергетические параметры эксперимента с целью обеспечения гарантии сохранения целостности и эксплуатационных характеристик объектов измерения.

Кроме того, при разработке тепловых методов неразрушающего контроля в настоящее время уделяется недостаточное внимание метрологическому анализу результатов и средств измерений. Это обусловлено рядом объективных причин, основной из которых является то, что теплофизические измерения отличаются сложностью, являются косвенными или совокупными, связанными с температурно-временными измерениями полей и тепловых потоков. Поэтому традиционные методы метрологического анализа, опирающиеся на метрологический эксперимент, с помощью которого устанавливаются значения нормированных характеристик погрешностей результатов измерения и метрологических характеристик средств измерений, являются труднореализуемыми и дорогостоящими. При проведении метрологического анализа наиболее эффективно в последнее время применяются аналитические методы, основанные на использовании адекватных математических моделей объектов, процедур, условий и средств измерений.

Поэтому разработка и совершенствование расчетных методов определения характеристик погрешностей результатов измерения, формирование алгоритмического обеспечения метрологического анализа методов неразрушающего контроля ТФС многослойных материалов и изделий составляет важную и актуальную задачу теоретической метрологии и экспериментальной теплофизики, решение которой позволит синтезировать измерительные процедуры и средства с требуемыми свойствами, повысить эффективность практического использования разработанных методов и средств.

Цель работы

Разработка, исследование и внедрение в практику метода и реализующей его микропроцессорной мобильной измерительной системы, позволяющей осуществлять НК ТФС многослойных изделий как при их производстве, так и эксплуатации с необходимой для теплофизических измерений оперативностью и точностью.

Основные задачи работы

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- на основе физико-математических моделей, описывающих квазистационарные тепловые процессы в исследуемых многослойных объектах, разработать и исследовать новый метод НК ТФС трехслойных изделий, основанный на одновременном использовании контактного и бесконтактного тепловых воздействий на поверхность исследуемых объектов и обладающий высокой метрологической эффективностью, обусловленной использованием адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теп-лофизического эксперимента;

- разработать микропроцессорную информационно-измерительную систему (ИИС), реализующую созданный метод НК ТФС трехслойных изделий;

- провести метрологический анализ разработанного метода и системы НК ТФС многослойных изделий с рекомендациями повышения их метрологического уровня;

- провести экспериментальную проверку работоспособности созданных метода и ИИС НК ТФС трехслойных изделий и внедрить в промышленное производство.

Связь с государственными программами и НИР

Диссертационная работа выполнялась в рамках реализации следующих государственных программ: межвузовская научно-техническая программа Госкомобразования РСФСР "Неразрушающий контроль и диагностика", раздел 4: "Оптические, радиоволновые и тепловые методы неразрушающего контроля" на 2002-2006 г.г.; программа Минвуза РФ "Комплексные системы измерений, контроля и испытаний в народном хозяйстве" на 2004-2005 г.г.; программа Миннауки РФ на 2000-2001 г.г. по финансированию научных исследований и экспериментальных разработок, проект "Создание микропроцессорных приборов оперативного неразрушающего контроля термосопротивления многослойных строительных конструкций с пенополиуретановыми теплозащитными покрытиями", шифр: "Теплогидрощит".

Методы и методики исследования

Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на аналитической теории теплопроводности, математической физике, математическом моделировании, метрологии и метрологическом эксперименте, на результатах научно-исследовательских работ кафедры "Криминалистика и информатизация правовой деятельности " Тамбовского государственного технического университета, Тамбовского областного отделения "Российское общество по неразрушающему контролю и технической диагностике", а также рядя промышленных и научно-исследовательских организациях.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что на основе физико-математических моделей теплопереноса в трехслойных системах плоских тел из твердых материалов с различными ТФС при контактном и бесконтактном тепловом воздействии на них от дискового и подвижного точечного источника тепла создан новый, защищенный патентом на изобретение, метод НК ТФС материалов каждого из слоев трехслойной конструкции, отличительной особенностью которого является одновременное определение ТФС всех слоев исследуемых объектов, а также использование адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров тепло-физического эксперимента, позволяющее исключить влияние внутреннего слоя исследуемой трехслойной системы на тепловые процессы при исследовании ее наружных слоев, что обеспечило существенное повышение достоверности результатов контроля ТФС каждого из исследуемых слоев и полную гарантию сохранения их целостности и эксплуатационных характеристик.

Микропроцессорная ИИС, созданная на основе этого метода, существенно упрощают процесс измерений и повышает производительность исследований (иногда в несколько раз) таких сложных для теплофизических измерений объектов как многослойные физические системы, включает в себя структурно-алгоритмические методы повышения точности результатов измерения на основе математического описания измерительных процедур и цепей.

Отличительной особенностью разработанных метода и реализующего его микропроцессорного измерительного средства является значительное расширение области их применения, обусловленные возможностью нераз-рушающего контроля ТФС трехслойных физических систем из плоских тел с достаточной для технологического контроля точностью и оперативностью.

Проведен метрологический анализ разработанных метода и средства НК ТФС многослойных изделий и даны рекомендации по повышению их метрологического уровня.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе разработанного метода НК ТФС многослойных изделий, который защищен патентом РФ на изобретение, создана и внедрена в производство микропроцессорная ИИС с соответствующим алгоритмическим, программным и метрологическим обеспечением, позволившая расширить область применения тепловых методов и средств НК за счет возможности определения ТФС многослойных (трехслойных) изделий с высокой для тепло физических измерений точностью как в лабораторных, так и промышленных условиях, а также определять геометрические размеры и термосопротивление трехслойных ограждающих строительных конструкций для различных теплоизоляционных материалов в зависимости от климатических особенностей регионов России. Результаты диссертационной работы приняты к использованию в ОАО "Во-ронежстрой" (г. Воронеж), ОАО "Рэмик-Центр" (г. Москва), а также в учебном процессе ТГТУ.

Реализация результатов работы заключается в создании и внедрении при непосредственном участии автора информационно-измерительных систем неразрушающего контроля ТФС многослойных изделий, которая внедрена и успешно используется в ОАО " Воронежстрой", ОАО "Рэмик-Центр" (г. Москва), а также в учебном процессе ТГТУ.

Апробация работы

Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на шестой международной теплофизической школе "Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством" (Тамбов, 2007), VII-ой Международной научной конференции "Неразрушающий контроль и техническая диагностика" (Ялта, 2007), XI-XII научных конференциях ТГТУ (Тамбов, 2006-2007).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы отражены в 9-ти печатных работах, в том числе 1-ой монографии, 3-х статьях в центральных научных журналах, 4-х публикациях в региональных журналах, 1 патенте на изобретение.

Личный вклад автора

Во всех работах, опубликованных в соавторстве, при непосредственном участии автора были разработаны основные идеи методов, получены теоретические результаты, предложено математическое, алгоритмическое, программное и метрологическое обеспечения созданных процессорных измерительных средств, проведены теплофизические эксперименты и осуществлено доказательство достоверности полученных результатов и эффективности использования предложенных методов и микропроцессорных систем.

Структура работы

Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение и приложения, изложенные на 110 страницах машинописного текста, 9 рисунках, 9 таблицах, список литературы включает 72 наименования.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Проведенный информационный анализ показал, что во многих отраслях народного хозяйства, таких как строительство, машиностроение, теплоэнергетика и т.д. требуется определять теплозащитные свойства многослойных конструкций и изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик. Поэтому разработка новых методов и средств неразрушающего контроля ТФС многослойных физических систем является актуальной задачей теплофизических измерений и технической диагностики.

2. На основе моделей, описывающих тепловые процессы в исследуемых трехслойных объектах при контактном тепловом воздействии от дискового источника и бесконтактном тепловом воздействии от подвижного точечного источника тепла, разработан новый метод НК ТФС трехслойных изделий, в котором используется комбинация контактного и бесконтактного теплового воздействия на исследуемые объекты, что позволило почти в 2 раза повысить оперативность контроля. Использование в разработанном методе адаптивных измерительных процедур при определении энергетических параметров теплофизического эксперимента позволяет, во-первых, исключить влияние внутреннего слоя исследуемой трехслойной системы на тепловые процессы при исследовании ее наружных слоев, во-вторых, обеспечивает существенное повышение достоверности результатов контроля ТФС каждого из исследуемых слоев и полную гарантию сохранения их целостности и эксплуатационных характеристик.

3. Разработана микропроцессорная ИИС, реализующая созданный метод НК ТФС трехслойных изделий, позволяющая определять весь комплекс искомых ТФС с высокой для теплофизических измерений точностью. В созданной системе, кроме того, в процессе измерений осуществляется адаптивный поиск оптимальных значений энергетических параметров теплофизического эксперимента, что позволяет полностью исключить возможность теплового разрушения исследуемых изделий с сохранением высокого метрологического уровня разработанного средства контроля и технической диагностики.

4. Проведен анализ погрешности результатов измерений по разработанному методу и реализующему его устройству на базе аналитических соотношений, полученных с использованием математических моделей измерительных процедур, объектов и условий измерений. Получены структуры полной погрешности измерений, проведена оценка вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику указанной погрешности и выделены доминанты в составе полной погрешности. Подобный подход создает предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешностей.

5. Проведены экспериментальные исследования разработанного метода и ИИС НК ТФС трехслойных изделий, показавшие корректность основных теоретических выводов, положенных в основу разработанных метода и системы. Микропроцессорная система, реализующая предложенный метод НК ТФС трехслойных изделий внедрена в промышленное производство.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Вавилов В.П., Горбунов В.И., Епифанов Б.И. Некоторые теоретические и экспериментальные вопросы тепловых методов неразрушающего контроля //Дефектоскопия. 1975.-N6-C. 67-75.

2. Потапов А.И. Контроль качества и прогнозирование надежности конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1980. - 260 с.

3. Потапов А.И., Пеккер Ф.Т. Неразрушающий контроль конструкций из композиционных материалов. Л.: Машиностроение, 1978.-240 с.

4. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник / Под ред. Клюева В.В. М.: Машиностроение, 1976. - Т2, 182с.

5. Попов Ю.А., Карпельсон Е.А., Строков В.А. Тепловой контроль качества многослойных изделий // Дефектоскопия. 1978. - N8. - С. 76-86.

6. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высш. шк., 1978. - 328 с.

7. Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования и операционное исчисление. М.: Наука, 1974. - 542 с.

8. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. - 487 с.

9. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 535 с.

10. Ю.Точность контактных методов измерения температуры / Под ред. А.И.Гордова М.: Изд-во стандартов, 1976. - 231 с.

11. П.Варганов И.С., Лебедев Г.Т., Конков В.В. Современное состояние и основные проблемы тепловых методов неразрушающего контроля // Пром. теплотехника. 1983. - Т. 5, N3. - С. 80-93.

12. Волькенштейн B.C. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материала. М.: Энергия, 1971. - 172 с.

13. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: Гостехиздат, 1954. -408 с.

14. Кондратьев Г.М. Тепловые измерения. M.-JI.: Машгиз, 1956.-253 с.

15. Коротков П.А., Лондон Г.Е. Динамические контактные измерения тепловых величин. Л.: Машиностроение, 1974. - 222 с.

16. Кулаков М.В., Макаров Б.И. Измерение температуры поверхности твердых тел. М.: Энергия, 1977. - 96 с.

17. Курепин В.В., Козин В.М., Левочкин Ю.В. Приборы для теплофизических измерений с прямым отсчетом // Пром. теплотехника. 1982. - Т. 20, N6. -С. 91-97.

18. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высш. шк., 1967.-599 с.

19. Методика поверки рабочих средств измерения теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности твердых тел. МИ-115-77 / Сост. Ю.А. Чистякова, Л.П. Левина. М.: Издательство стандартов, 1978.-11 с.

20. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. Л.: Энергия, 1973.- 143 с.

21. Беляев П.С. Методы и устройства для контроля характеристик тепло- и массопереноса композиционных материалов: Дис. докт. техн. наук. Тамбов, 1998.-537 с.

22. Фомин С.Л., Петров О.А., Вирозуб А.И. Импульсный метод определения теплофизических характеристик без нарушения их сплошности // Расчет конструкций подземных сооружений: Сб. науч. тр. Киев.: Буд1вшьшк, 1976.-С. 66-71.

23. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М.: Энергия, 1962. - 456 с.

24. Шашков А.Г., Волохов Г.М., Абраменко Т.Н., Козлов В.П. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. Л.: Энергия, 1973.-242с.

25. Шлыков Ю.П., Гарин Е.А. Контактный теплообмен. M.-JL: Энергия, 1963.- 144 с.

26. Шнейдер П. Инженерные проблемы теплопроводности. М.: Изд-во техн. литературы, 1960. - 478 с.

27. Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарных температур. Л.: Энергия, 1967. - 298 с.

28. Юки госсей караку кекайсию. I. Sumth. Ong Chem Jap., 1976. - V.34. - N8. - Pp. 595-599.

29. Власов B.B., Шаталов Ю.С., Зотов Е.И. // Теплофизические измерения: Справочное пособие. Тамбов: Изд-во ВНИРТМАШ, 1975. - 256 с.

30. Волохов Г.М., Шашков А.Г., Фрайман Ю.Е. Некоторые методы и приборы для исследования теплофизических характеристик // Инж. физ. журн. -1967.-Т.13.-С. 663-689.

31. Исаченко В.Л., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1991. - 372 с.

32. Камья Ф.М. Импульсная теория теплопроводности. М.: Энергия, 1972. -271 с.

33. Козлов В.П., Станкевич А.В. Методы неразрушающего контроля при исследовании теплофизических характеристик твердых материалов // Инж. физ. журн. 1984. - Т47, N2. - С. 250-255.

34. А.с. N149256 СССР, МКИ G01N 25/18. Устройство для определения термических свойств горных пород и строительных материалов / Г.В.Дуганов и др. Опубл. 1962, Бюл. N15.-4 с.

35. Гидроян А.Г. Методика определения коэффициента тепловой активности материала покрытия пола в натуральных условиях // Сб. науч. тр. НИИМосстроя. М.: 1966. - Вып. 3. - С. 141-146.

36. Морачевский И.И., Спектор Б.В., Рязанцев В.И. Метод и прибор для определения теплофизических характеристик материалов без взятия пробы // Тепло- и массоперенос: Сб. науч. тр. Минск.- Т.1. - С. 61-64.

37. Рыбаков В.И., Матвеев Ю.А., Филимонов А.Д. Прибор для определения коэффициента тепловой активности пола // Сб. науч. тр. НИИМосстроя. -М.: 1968. Вып. 6. - С. 263-267.

38. Власов В.В., Шаталов Ю.С., Зотов Е.Н. и др. Теплофизические измерения: Справочное пособие. Тамбов, 1975. — 256 с.

39. Чуриков А.А. Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств изделий и образцов из неоднородных твердых материалов: Дис. докт. техн. наук. Тамбов, 2000. - 641 с.

40. А.С. N1122955 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения ТФХ материалов / В.Н.Чернышов и др. N3610914/18-25; Заявл. 29.06.83; Опубл. 7.11.84, Бюл. N41. - 4 с.

41. А.С. N1117512 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения ТФХ материалов / В.Н.Чернышов и др. N3629652/18-25; Заявл. 29.06.83; Опубл. 7.10.84, Бюл. N37. - 6 с.

42. А.с. СССР N 1122956 кл. G 04 N 25/18, 1984) Спсособ определения теплофизических свойств строительных материалов / Ясин Ю.Д., Кузнецова Н.Н.

43. Патент RU N2140070 С1, кл. G 01 N 25/18)

44. А.с. N1056015 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения теплофизических свойств материалов /Ю.А.Попов, В.В.Березин, В.М.Ко-ростелев и др. ; Заявл. 30.04.82; Опубл. 23.11.83, Бюл. N43.

45. Бекешко Н.А. Сравнение контактных и бесконтактных методов теплового контроля // Дефектоскопия. 1978. - N8. - С. 96-100.

46. Попов Ю.А. Некоторые особенности применения активного теплового метода контроля при одностороннем расположении источника и приемной части теплового дефектоскопа// Дефектоскопия. 1975. - N2. - С. 55-63.

47. А.с. N1032382 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения теплофизических свойств твердых материалов. // Ю.А. Попов., В.М. Коростелев., В.Г. Семенов и др. N3434670/18; Заявл. 31.03.82; Опубл. 07.09.83, Бюл. N33.-4с.

48. А.С. N1040392 СССР, МКИ G01N 25/18. Способ определения теплофизических характеристик твердых материалов // Ю.А. Попов, -3440183/18-25, Заявл. 19.05.82; Опубл. 07.09.83, Бюл. N33.

49. Попов Ю.А., Коростелев В.М., Березин В.В. Новые установки для экспрессных измерений методом оптического сканирования // Теплофизические проблемы промышленного производства: Тез. междунар. теплофиз. шк. Тамбов, 1992. - С. 85-86.

50. А.С. N1753252 СССР, МКИ G01N 7/08. Способ бесконтактного неразрушающего контроля толщины пленочных покрытий изделий и устройство для его осуществления / В.Н.Чернышов и др. N4744783/28; Заявл. 11.07.89; Опубл. 8.04.92, Бюл. N29. - 10 с.

51. А.С. N1504491 СССР, МКИ G01N 7/06. Способ бесконтактного неразрушающего контроля толщины изделий / В.Н.Чернышов и др.-4231871/24-28; Заявл. 20.04.87; Опубл. 30.08.89, Бюл. N32. 3 с.

52. А.С. N1733917 СССР, МКИ G01B 7/06. Способ бесконтактного неразрушающего контроля толщины пленочных покрытий изделий / В.Н.Чернышов и др. N4283674/25; Заявл. 13.07.87; Опубл. 15.01.92, Бюл. N18.-4 с.

53. А.с. N1793196 СССР, МКИ G01B 7/06. Способ бесконтактного контроля толщины пленочных покрытий изделий и устройство для его осуществления / В.Н.Чернышов и др. N4719557/24; Заявл. 14.07.89; Опубл. 8.10.92, Бюл. N5. - 9 с.

54. А.с. N1661565 СССР, МКИ G01B 7/06. Способ бесконтактного контроля толщины пленочных покрытий изделий и устройство для его осуществления / В.Н.Чернышов и др. N4268134/25; Заявл. 26.06.87; Опубл. 8.03.91, Бюл. N25. - 10 с.

55. Двайт Г.В. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Наука, 1973.-231 с.

56. Чернышев В.Н., Иванов Г.Н., Чернышев А.В. Методы и приборы неразрушающего контроля и технической диагностики теплофизических свойств многослойных объектов. М.: Машиностроение-1, 2007. - 87 с.

57. Иванов Г.Н., Чернышов А.В. Информационно-измерительная система и метод неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных теплозащитных покрытий и изделий // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2007. №1. С. 23-26.

58. Чернышов А.В., Иванов Г.Н. Метод неразрушающего контроля теплофизических свойств многослойных теплозащитных покрытий и изделий // Контроль. Диагностика. 2007. № 6(108). С. 50-54.

59. Чернышова Т.И., Чернышев В.Н. Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов. М.: Машиностроение, 2001.-240 с.

60. Чернышов В.Н., Цветков Э.И., Наратов А.В. Процессорное измерительное устройство неразрушающего оперативного контроля ТФХ твердых материалов и изделий // Метрология. 1994. - N3. - С. 18-28.

61. Мищенко С.В., Цветков Э.И., Чернышев В.Н. Анализ и синтез измерительных систем. Тамбов: ТГТУ, 1995. - 238 с.

62. Сергеев О.А. Метрологические основы теплофизических измерений. М.: Изд-во стандартов, 1972. - 155 с.

63. Точность контактных методов измерения температуры / Под ред. А.И.Гордова М.: Изд-во стандартов, 1976. - 231 с.

64. Цветков Э.И. Основы математической метрологии. — С-Пб.: изв-во Политехника, 2005.

65. Цветков Э.И. Алгоритмические основы измерений. С-Пб.: Энергоатомиздат, 1992.