автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка методов и средств неразрушающего контроля теплофизических характеристик и толщины защитных покрытий материалов и изделий

Р Г Б ОД

На правах рукописи

Терехов Алексей Васильевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ НЕРАЗРУ ШЛЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной

среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технически наук

Тамбов - 1997

Работа выполнена в Тамбовском государственном Техническом университете.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Муромцев Юрий Леонидович; кандидат технических наук, доцент Чернышев Владимир Николаевич.

Официальные оппоненты:

доктир технических наук, ьрофессор Пономарев Сергеи Васильевич; кандидат технических наук, доцент Федоров Николай Павлович.

Ведущая организация: АО АРТИ (г. Тамбов)

в часов

Защита диссертации состоится 1997 г. в //

на заседании диссертационного совета К 064.20.03 Тамбовского государственного технического университета по адресу: 392000, г. Тамбов ул. Советская, 106. Большой зал. .

Отзывы в двух экземплярах, скреплен! ых гербовой печатью рросиг. направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Чуриков А.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальвость работы. Развитие важнейших отраслей промышленно-ти требует не только применения уже известных материалов с заданными фи-ико-химическими свойствами, но и создания н применения большого количе-тва повых ко пструюшошшх, электроизоляционных, тепло- и хладостойких гатериалов, обладающих более высокими, а иногда и новыми свойствами и ксплуатационными характеристиками по сравнению с известными. Сложность большой объем экспериментальных исследований по определению качества, олговечности и надежности синтезированных материалов, а также готовых зделий, требует как совершенствования традиционных, так и создания новых ффективных методов и средств контроля.'Среди них большой информативно-гыо и широкими функциональными возможностями обладают активные кон-мстные О бесконтактные тепловые методы контроля, которые позволяют оп-гделять качество исследуемых материалов по их теплофизическим характери-гикам (ТФХ), основными из которых являются теплопроводность и темпера-Яропроводность. Оперативность и качество проведения теплофизического ссперимента по определению ТФХ исследуемых объектов значительно воз-астзют при использовании методов неразрушающего контроля, для которых зрактерны высокая производительносг и возможность проведения контроля а всех стадиях производства и эксплуатации как материалов, так и готовых далий го них. Однако, известно, что теплофизические измерения отличаются южностью и трудоемкостью проведения измерительного эксперимента. Предание таких экспериментов еще усложняется и тем, что тепловое воздействие получение измерительной информации в ходе эксперимента возможно осу-ествлять только на ограниченном участке поверхности исследуемого объекта, время проведения экспериментов, например в ходе технологического процес-, бывает ограничено. Поэтому разработка новых методов и реализующих их |едств на базе микропроцессорной техники, позволяющих автоматизировать юцесс контроля, повысить точность, оперативность, гарантир. ющих сохранив целостности исследуемых объектов, является актуальной задачей.

Когда примените контактных методов контроля ТФХ затруднено, либо возможно, то наиболее целесообразно использовать бесконтактные методы еративного неразрушающего ко. ггроля. Однако достоверность и точность р<. иьтатов измерения при применении этих, методов и средств зависит от реше-я задач, связанных с учетом тепловых потерь в окружающую среду с по-

верхности контролируемых материалов и изделий. Поэтому актуальной задачей является создание методов и средст в позволяющих учесть тепловые потери в окружающую среду с поверхности контролируемых материалов и повысигь точность контроля.

По своей физической сути к указанной проблеме тесно примыкает задача измерения толщины защитных покрытий (ТЗП), поскольку надежность, работоспособность, а в итоге качество готовых изделий в наиболее ответственных отраслях техники (ракетостроение, космическое анпаратостроение, атомная энергетика и т. д.) зависит от этого параметра, так как здесь тепловые режимы в объектах контроля строго регламентируются и получение оперативной информации о теплозащитных параметрах становится уже необходимым условием применения и эксплуатации этих изделий. Поэтому актуальность разработки новых методов, позволяющих решать эту задачу, также не вызывает сомнений.

Связь с государственными программами н НИР. Диссертационная рабо а выполнялась в рамках реализации следующих космдинациошшх планов и государственных программ: координационный план НИР по направлению 1.3 "Физика твердого тела" на 1986-1990 г.г., раздел "Нерачрушаюнще физические методы контроля", шифр 1.3.10.5 "Исследование новых методов бесконтактной термометрии с использованием ИК-светодиодов в задачах тепловой дефектоскопии и технологического контроля"; межвузовская научно-техническая программа Госкомобразования РСФСР "Создание высокоэффективных методов и приборов анализа веществ и материалов" на 1990-1993 г.г.; межвузовская научно-техническая программа Госкомобразования РСФСР "Неразрушающий контроль и диагностика", раздел 4: "Оптические, радиоволновые и тепловые методы неразрушающего контроля" на 1994-1998г.г.

Предмет исследований. Разработка методов и приборов неразрушагопе-го контроля ТФХ и ТЗП материалов и изделий, анализ погрешности результатов измерений па базе аналитических соотношений, получаемых с использованием математических моделей объектов измерений, выделите доминант в составе полной погрешности с целью целенаправленного воздействия на источники погрешности, а также коррекции результатов измерений. Экспериментальные исследования разработанных методов и средств ПК ТФХ и ТЗП.

Цел., заботы. Разработка и внедрение в практику новых, эффективных с мифологической точки зрения, контактных и бесконтактных методов и реализующих их микропроцессорных средств неразрушающего контроля ТФХ и

ТЗП материалов и изделий, позволяющих повысить оперативность контроля иск! мых характеристик.

Для достижения поставлешюй цели необходимо:

- провести литературный обзор существующих методов и приборов для контроля т-члофизическлх свойств;

- разработать и исследовать на основе математических моделей теплообмена в исследуемых физических объектах новые, более эффективные кошакт-ные и бесконтактные методы измерения ТФХ и ТЗП материалов и изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик:

- разработать микропроцессорные приборы, реализующие ] .пработаит иые контактные и бесконтактные методы измерения ТФХ и ТЗП материален и изделий:

- провести метрологический анализ методов НК ТФХ л ТЗП материалов и изделий на расчетной основе с выделением доминант в составе полной но-грешнос({| для целенаправленного воздействия на источники погрешности, а также коррекции результатов измерений;

- осуществить экспериментальную проверку результатов рабо ы и внедрить их в промышленное производство.

Методы и методики исследовании. Результаты исследований, т.к.ио-ченные в диссертацию, базируются на аналитической теории теплонроиодпо-сти. математической физике, операционном исчислении, магматическом моделировании, метрологии и метрологическом эксперименте с использованием ¡талонных образцов материалов, а также на иакоплешюм опыте и результатах в области тепловых методов неразрушаюшего контроля и диагностики ТФХ и ТЗП материалов и изделий и проектирования прибороп, реализующих -ял методы. при выполнении научно-исследовательских работ на базе-кафедрь конструирования радиоэлектронных и микропроцессор!¡ых систем Тамбовского госуда^ствешюго техштческого университета и межвузовской лаборатории "Теплофизические измерения и приборы", а также ряда промышленных и научно-исследовательских организаций.

Иаучп.-ч нопТппа диссертащг иной работы заключается в том, что на основе аналитического решения краевой задачи теплопроводности для физического объекта, состоящего из двух полуограниченных тел, од"о из которых яп-)шв1СЯ эталоном, а другое - исследуемым материалом, в плоскости контакта которых действует линейный импульсный источник тепла, получены зависимости для расчета теплофизических характеристик я толщины защитных но-

крытой материалов и изделий, разработаны новые контактные методы измерения ТФХ и ТЗП, имеющие высокую оперативность, достаточную для технологического контроля точность и полную гарантию сохранения целостности объекта исследования, исследованы возможности повышения точности бесконтактных методов контроля и разработан бесконтактный метод НК ТФХ, позволяющий значительно уменьшить влияние потерь в окружающую среду от конвективного и лучистого теплообмена на результаты эксперимента, проведен метрологический анализ разработанных методов на аналитической основе. Разработан метод контроля трехслойных изделий из строительных материалов в виде стеновых панелей с утеплителем, позволяющий значительно сократить время теплофгоического эксперимента с требуемой для решения таких задач точностью.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработаны и исследованы новые, более эффективные контактные и бесконтактный методы контроля ТФХ и ТЗП материалов и изделий без нарушения их целостности и экс1шуатационных характеристик, созданы алгоритмы управления ходом эксперимента и обработки измерительной информации, разработаны микропроцессорные устройства и конструкция термозонда, защищенные патентами РФ на изобретения.

Реализапия результатов работы заключается в создании и внедрении при непосредственном участии автора:

- измерительной системы бесконтактного контроля температурных полей и теплофизических свойств резинотехнических материалов и изделий для АО асбестовых и резинотехнических изделий "АРТИ" (г. Тамбов, 1994 г.);

- измерительно-вычислительной системы неразрушающего контроля театопроводности стеновых панелей для комбината полносборного домострое-1ия (г. Тамбов, 1995 г.);

- измерительно-вычислительной системы неразрушающего контроля теплопроводности строительных материалов "СКАТ-СМ" для проектного института "Кемеровгорпроект " (г. Кемерово, 1996 г).

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на 1-ой научной конференции ТТТУ (I. Тамбов, 1994 г.), 2-ой научной конференции ТГТУ (г. Тамбов. 1995 г.). Второй Международной теплофизической школе "Повышение эффективности теплофизических исследований технологических процессов промышленно-

о

■о производства и их метрологического обеспечения" (Тамбов, 1995 г.), 3-ей шу.лой конференции II 1 У ( г. Тамбов, 1996 г. ).

Публикация. Основные результаты диссертационной работы защищены ! патентами РФ на изобретения, осажены в 2-х статьях в цеш ральных жур-илах, б тезчсах докладов конференций, оI четах по хоздоговорным и бю.чжет-ым НИГ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, тести глав, за-лючения и приложения. Основная часть диссертации изложена на 129 сграни-;ах машинописног о текста и содержит 12 рисушотв, 16 таблиц. Список литс-атуры включас • 102 наименования.

С ОДЕ РЖА ПНЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введения обоснована акту тыгость темы, показана ее связь с госу-арственными программами и НИР, сформулированы цели и задачи работы, аскрыты научная новизна и практическая ценность, приведены результаты тробации и реализации работы.

Первая глава посвящена литературному обзору и сравнительному ана--гзу методов и измерительных средств неразрушаюгаего контроля ТФХ и ТЗП атериа. юв и изделий. Проведенный сравнительный анализ показал, что в мно-юбразии методов и средств НК ТФХ и ГЗП наиболее перспективными с точ-I зрения оперативности, полноты получаемой информации о свойс-вах иссле-'емых объектов и простоты реализации являются методы с импульспо-шамическим тепловым воздействием на исследуемые объекты. При этом >едпочтение следует отдавать варианту с использованием линейного им-■льсного источника задашюй мощности. В этом случае появляется возмож-1сть получить экспресс информацию о всем комплексе ТФХ материалов за ;ин эк-Перимент. не требуются сложные р .счеты для определения искомых рактеристик. Анализ бесконтакпшх методов контроля ТФХ и ТЗП помимо еимуществ выявил и свойственные им недостатки, связанные с влипшем па зультаты экг 1сримента степени чер. >ты поверхности исследуемых объектог учтешшх тепловых потерь с этой поверхности в окружающее среду, влияем промежуточной среды и др. В результате проведетюго анализа опреде-!П>1 цели и задачи исследовати.

" Во второй главе для разработки оперативных методов неразрушагаше-котроля ТФХ материалов была решим краевая задача теплопроводности

для системы двух полуограниченных в тепловом отношении тел, в плоскости контакта которых действует линейный импульсный источник тепла, причем ТФХ одного из них определены с гарантированной точностью и постоянны (эталонный образец).

Температурное поле (ТО) в исследуемой теплофизической системе в этом случае моделируется следующей краевой задачей:

ЗТХ

д'т

¿^КФ,,), „о,

(1)

дТ, (с?!-, ¿Р-Т.

--- = «2 --г

дх \ дх дхг

\

, 2<0,

с 1ЮЧ 1ЛЫ1ЫМИ и фаничнмми условиями

Т,(х,:.())■= Т:(х,:. 0)=0, 7;(.г.О, г)= 72(.гД г),

л гЩхАт) = л дГ:(х.О. г) (П\(й,2, г)=^(0,г,г) 1 дг 2 С2 дх дх

ТХ,Т2—>0 при Ь[->со и оо. |де Т\,Т - температура соответственно эталонного и исследуемого тел, Я],Я2>л!>д2 " соответственно коэффициенты тепло- и тем пера 1уропроводно-сти "палопного и исследуемого тел, ц - мощность источника тепла, х,2 - координат с)(.г.г. г) - дельта-функция Дирака.

Распределение температуры в интересующей пас плоскости контакта дг.ух тел определяется выражением:

Ал'Л-,

где/•=

( 2 ^ К ' *2 )

V ^Цг, - Я2схр

~ег/

у[т-Л2 2

(2)

2/а, а2^Л]-л\'

I', раГнне покачано, чт из решения (2) можно получить прост ые, удобные длч нрак! ической реализации модели ТП для чаепшх случаев, т.е. когда кошакшр.моише [ела имеют близкие или равные значения Я и а, или же па-

борот, когда ТФХ контактирующих тел на несколько порядков отличаются руг I г друга. При этом из общего решения краевой задачи (1) полу чаются мо-ели, совпадающие с Уместными решениями для этих случаен. Таким образом, ассмотрснная модель ТП может быть положена в основу создания методов и редств нерачругаающего контроля комплекса ТФХ и ТЗП материалов и изде-ий.

В третьей главе представлены разработанные контактные и бескон-актный методы.

Новый контактный метод [1] оперативного неразрушающею контроля 'ФХ и ТЗП материалов, особенностью которого является адаптивное гамене-ие частоты и мощности воздействия тепловых импульсов от линейного ис-очника тепла для достижения заданных температур пагрева. Заданным темпе-атурным уровням и Г^, при достижении которых сгчмается пзмери-ельная информация для расчета искоммх ТФХ, предшествуют подуровни : Т'маэСрис0!).

Т(т)

А: Г=чаг,

0=сопЛ. В: F=c(ms.t=Fxu

0=СОП51

С: Я=соп51=^1;

г-

Б: ^=сош1=Р11;

0=СОШ1=бг1-Е: Г=уяг;

"0=сош>Н2х1-0=<хш1~дх\.

Н:

0=\ аг. Ь: Я=согв£=/Й; 0=001151=13,:!.

Рис. 1. Термог~>амма.цагрспа при адаптивном шменепии частоть. и мощности' тепловых импульсов.

В ходе тешофизического эксперимента тепловая система в начале из-генением частоты У тепловых им.|ульсов оперативно выводится на заданны;, ёмпературный подуровень {Т^), а затем плавно, за счет адаптивного измене-

ния мощности тепловых импульсов, система выводится на заранее задшпшй температурный уровень (7ад2). Изменение частоты }• и мощности £> осуществляют с учетом времени релаксации ТП ГреЛ на едшшчный тепловой импульс заданно!! мощности ()0 а токже температуры ДГ^д j = Тш - Т(г ,) в моменты времени Г( . причем частота считывания А7г1Д. ,увеличивается по мере приближения 7(Т,) К Гад..

Значение коэффициента температуропроводности исследуемого материала или изделия определяется но выражению:

а-лачеиие коэффициента теплел грош > шости Л изделия - по выражению:

тле т - расстояние от нагревателя до точки контроля, ()х\. /•">, - значения мощ-пос1и О и часто 1Ы /•' в процессе проведения эксперимента Толщину зашитно-ю покрытия определяют но формуле:

* К{Ха-Я„)

где ДН:)М - определяемое с использованием сот ношений (3), (4) на материале с покрытием значение коэффициента теплопроводности, а лк и Д„ соответственно коэффициенты теплопроводности материала изделия и ¡ащшного пленочного покрытия, К - коэффициент, определяемый расчетным юти экспериментальным путем на изделии с известной толщиной защитою иокрытя.

При отсутствии априорной информации об исследуемом объекте предложенный метод дает полную гарантию сохранения целостности и эксплуатационных характеристик исследуемых объектов, обеспечивает уменьшение времени и (мерительного теплофишческого эксперимента, что обусловливаем так. же и повышение точности контроля искомых .чартерна ик за счсч снижения неучнчшых ичьтовых потерь в теплофшическом эксперименте, т к. последние пропорциональны его „'щшелыюсти.

(4)

Далее в главе рассмотрен контактный импульсный метод [2] неразру-шающего контроля ТФХ и ТЗП материалов, суть которого состоит в следующем. На исследуемый обхект с защитным пленочным покрытием наносят импульсное тепловое воздействие от линейного источника тепла мощностью ()0 , измеряют избыточную температуру Т\ и Т2 в два заранее заданных момента времени Г] и г2 , и зная коэффициенты теплопроводности материала изделия и покрытия Ля, искомую ТЗП определяют по формуле:

& ( _л

к =

2ягГ,г, \Тгтг}

где К - коэффициент, определяемый численно или 'жспериментально. Для определили коэффициента теплопроводности при этом используется формула:

г,

Л= /71г0гг"г'

2л-7] Г! {Г2т2)

Использование этого метода позволяет оператигпо проводить неразру-шающий контроль ТФХ п. ТЗП, повысить точность контроля за счет снижения погрешности, связанной с эталонированием.

Далее в этой главе рассмотрен адаптивный бесконтактный метод нераз-рушам;цсго контроля ТФХ и ТЗП. Метод состоит в том, что точечный источник тепловой энергии (лазер), с помощью которого осуществляют тепловое но!действие на исследуемые объекты, и термоприемник, контролирующий нз-Зыточную температуру нагреваемой поверхности по электромагнитному излучению и сфокусированный на поверхность исследуемого изделия, перемещают с постоянной скорос тью К относительно изделия (рис. 2, а), .кущестплягог при этом температурно-временные измерения и определяют расстояния Л*,. между цягтром пятна нагрева и термоприемником, при которых тепловые потери ^(Я^) (рис. 2, б) в окружающую среду с-поверхности исследуемого тела будут равны потерям ¿^(ЛО при движении термо-ириемника на расстояние Л,, т.е. (Л1 )г.Ь\ (/?,, у-З; (Я^), измеряют также соответствующие этим трем расстояниям значения предельных избыточных температур Г|(Л|), 7:(/?Х|) и /"-(Л^), зная мощность источника и скорость его движения К искомые ТФХ определяют по формулам:

21п

. 10 X =

<?1 - 92

2Яг[т\(/г1)- - ть(/гЛ2)- ]'

где х'- проекция на ось X; д] и д^ ~ мощности теплового воздействия для для заданных траекторий движения. Используя выражение (5) можно определить ТЗП исследуемых материалов и изделий.

источник излучения.

7]°С]

,<•-' И и

$з(Да) Дп Нх1 Л,

а)

б)

Рис. 2,Иллюсграция к бесю нгшштому методу контроля ТФХ и ТЗП:

а) траектории движения источника и приемника тепловой энергии;

б) определение расстояний Л). Кх!, Я^ пр; условии равенства по

терь^ЯО^Дх^-ЗДа). '

Разработанный и представленный в работе адаптивный бесконтактны! метод контроля ТФХ и ТЗП материалов и изделий обладает высокой оператив носгыо и производительностью измег пшй, широкими функционатьными воз можностяЫи, перспективой п ¡именешм в различных технологических процес сах для контроля качества и свойств движущихся или вращавшихся объект измерения. Большим преимуществом предложенного метода является то, чт( при отсутствии информации о свойс 1ах исследуемого объекта и условия: проведения 1 еачофизичсского эксперимента применение этого метода позволя ет значительно компенсировать влияпие на результат эксперимеига тепловы:

герь в окружающую среду, что существенно повышает метрологический )вень разработанного метода.

В конце этой главы представлен метод контроля ТФХ трехслойных юителышх конструкций, состоящих из несущей панели значительной тол-шы, слоя материала-утеплителя и тонкого защитного слоя. Особешюстыо года является то, что применен одновременный нагрев исследуемой коист-кции с двух сторон, а режим работы нагревателей выбран так, что один го х осуществляет нагрев только несущей конструкции, а второй - материала дитного слоя и утеплителя. Использование этого метода для таких строи-тьных конструкций, позволяет значительно сократить время измерения, при 1м выбранные температурно-временные режимы проведения эксперимента еспечивают целостность объектов исследования.

В четвертой главе дано описание микропроцессорных устройств с ал-ритмами их работы, реализующих предложенные новые контактные и бестактный методы неразрушающего ко1ггроля ТФХ и ТЗП и позволяющих ксимально автоматизировать весь процесс измерения. Кроме того, дано опи-ние разработанной для реализации контактного метода НК ТФХ и ГЗГ1 ори-налыюй конструкции термозонда {2} (рис. 3), являющегося одним го наибо-е важных функциональных узлов прибора. В разработанной конструкции пшенеиа одна измери ельная головка, подпружиненная относительно корпу-1,2, размещенный на ее поверхности нагреватель 10 выполнен линейным, а рмочувствителышй элемент выполнен в виде рабочих 12, 13 и вспомога-лышх 14, 15 термобатарей, расположенных на заданных расстояниях по обе 'ороны от линейного нагревателя и параллельно ему, причем расстояние от цревателя до вспомогательных термобатарей на порядок больше, чем рас-оя1Шс от нщрепателя до рабочих термобатарей. Рабочие термобатареи, как и :помогательпые соединены между собой последовательно, а рабочие и вспо-огатсльные - дифференхщально.

Отличительной особенностью термозонда является существенное иеньшение погрешности результатов контроля из-за влияния изменения на-глыюй температуры в тепловой системе измерительная головка - исслед\е-ый объект, а также состояния поверхности объекта исследования, меняющееся от эксперимента к эксперименту. Кроме того, применение новой копст-утецип расширяет функциональные возможности, так как позволяет конгроли-эвать ТФХ и ТЗП как плоских, так и имеющих небольшой радиус кривизны бъектов контроля.

а) б)

Рис. 3. Термозонд для контроля ТФХ и ТЗП с дифференциальными термобатареями в измерительной головке: а - сечение; б - расположение линейного нагревателя и термобатарей на контактной поверхности измерительной головки,

1,2 - корпус зонда; 3 - крепежные винты; 4,11 - пружины; 5 - исследуемый объект; 6 - пленочное покрытие; 7 - держатель; 8 - эластичная пластина; 9 - теплоизоляционная подложка; 10 - нагреватель; 12,13 - рабочие термобатареи; 14,15 - вспомогательные термобатареи.

В пятой главе проведен анализ погрешности результатов измерений по адаптивному контактному и бесконтактному методам на базе аналитических соотношений, полученных с использованием математических моделей объектов. Для названных выше методов контроля ТФХ .¡олучены структуры полной погрешности измерений, проведена ощ. пса вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику ^тсазашюй погрешности и выделены доминанты в составе полной погрешности. Подобный подход со_;даст предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешности, а также коррекции результатов изменений. • •

В шестой главе приведены результаты экспериментальных исследований разработапных методов и средств на материалах с теплопроводностью от 0,02 до 2,9 Вт/мК и толщиной защитных покрытий 0,2 - 2 мм.

Для проведения метрологического эксперимента были выбраны материалы, теплофизические свойства которых в настоящее время хорошо изучены и рекомендованы в качестве стандартных образцов для поверки и тарировки приборов и сисгем измерений ТФХ. В качестве образцов использог.ались матери хты, ТФХ которых известны и аттестованы в ЕШО "131ШИМ им Ц.И.Менделеева". Такими материалами в экспериментах по определению по-фешностсй и их характеристик при измерении ТФХ были полиметилметакри-аат (ПММ) ТУ №26-54. стекло ТФ-1 ГОСТ 151?0-69. В качестве нормативно!о документа для оценки погрешностей и их характеристик использована методика поверки рабочих средств измерений МИ 115-77, а также измерительные методики МИ 1317-86 и МИ 202-80. В соответствии с этими методиками и качестве основных характеристик погрешностей измерения ТФХ определялись математическое ожидание (систематическая погрешность ) и среднеквадрш ичс :кое отклонение (СКО) случайной составляющей погрешности результата измерений.

Экспериментальные исследования бесконтактного и контактных мею-тов и измерительных .'редств НК ТФХ и ТЗП материалов, подтвердили кор-эекгность основных теоретических выводов, положенных в основу создания »тих методов и средств, а также эффективность их практического применения 5 области теплофизических измерений.

На основе метрологического эксперимента получена информация о погрешностях и характеристиках погрешностей результатов измерений, что пошалило провести сравнительный метрологический анализ разработанных методов и средств неразрушающего контроля ТФХ материалов.

Результаты экспериментальных исследований дали возможность опре телюь области наиболее целесообразного использования разработанных мсь юв и средств НК ТФХ по диапазонам и классам исследуемых материалов

В приложении приведены данные экспериментов, акты внедрения р!. |ультатов работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Основные результат.л диссертационной работы заключаются в следу1

тем:

1. Разработаны на основе физико-математических моделей процесс-теплообмена в исследуемых физических объектах новые оперативные ко тактные и бесконтактные неразрушающие методы контроля ТФХ и ТЗП мат риалов и изделий:

- метод оперативного неразрушающсго контроля ТФХ и ТЗП матери лов и изделий с здаптивнь I изменением частоты и мощности воздействия те ловых импульсов, обладающий высокой точностью с полной гарангируюгш сохранения целостности и эксплуатационных характеристик исследуемых об ектов,

- адаптивный мегод бесконтактного неразрушающего контроля ТФ материалов и готовых изделий, применение которого позволяет повысить то ность измерений за счет значительного уменьшения влияния на результат эксперимента потерь в окружающую среду от конвективного и лучистого те; лообмена окружающую среду:

- к.етод контроля ТФХ стеновых панелей с утеплителем, позволяют! значительно сократить время теплофизическою эксперимента, что являет« весьма важным для так, к громоздких изделий.

2. Проведен анализ погрешности результатов измерении по адаптивны контактному и бесе нтактному методам на базе аналитических соотношенк полученных с использованием матемагических моделей объектов измерена Для назвашшгх выше методов контроля ТФХ по луч г чы структуры полной п( 11 лшюсти измерений, проведена оценка вклада каждой компоненты в соотве ствующую характеристику' указанной погрешности и выделены доминанты составе полной погрешности. Подобный погход создает предпосылки для Ц1 тенаправленного воздействия на источники погрешности, а также коррекци результатов игмереШтй. вносить необходимую коррекцию.

3. Разработаны и внепены в производство микропроцессорные устро! ства, реализующие новые методы П1С ТФХ и ТЗП материи., лв и изделий. ш 1воляющис в автоматическом режиме пр зести эксперимент, внести необходт муто коррекцию и выполнить расчет искомых ТФХ и ТЗП, представить резут гать. измерь шй в удобной форме.

4. Разработана оригинальная конструкция термозонда для контактного ода ко1ггроля ТФХ и ТЗП Отличительной особешгостью термозонда явля-и существешюе уменьшение погрешности результатов контроля из-за влия-

изменения начальной температуры в тепловой системе измерительная гока - исследуемый объект, г также состояния поверхности объекта исследо-ия. меняющегося от эксперимента к эксперименту. Кроме того, применение ой конструкции расширяет функциональные возможности, гак ка.; позволя-сонтролировать ТФХ и ТЗП как плоских, так и имеющих небольшой радиус визны объектов контроля.

5. Проведены экспериментальные исследования разработанных методов азрушающего контроля ТФХ и ТЗП и реализующих и:, микропроцессорных дств Результаты метрологических экспериментов показали корректность и |>екгивность разработшпшх новых методов.

Экономический эффект от внедрения микропроцессорных усфойств. лизующих разработанные методы НК ТФХ и ТЗП материалов и изделий и асбестовых и резинотехнических изделий "АРТИ" (г.Тамбов): в Гамбов-м комбинате полносборного домостроения; проектном институте ¡меровгорпроект " (г. Кемерово) составляет 57,8 миллиона рублей в год.

Основные материалы, отражающие результаты диссертационной работы, изложены в следующих публикациях:

1. Патент РФ №93015161/25. Способ неразрушающего контроля тол-ны защитных покрытий изделий и устройство для его осуществления / Чертов В Н.. Терехов A.B. - Заявл. 23.03.93; Опубл. 23.05.96.. Бюл. №8.

2. Патент РФ №94042102/28. Термозонд для неразрушающего контроля шины защитных пленочных покрытий / Чернышов В.II., Терехов A.B. - За-I. 22.11.94; Опубл. 18.11.96., Бюл. №16.

3 Чернышов В.П., Терехов A.B. и др. Метод и измерительная система 'контактного неразрушающего контроля геплофизических характеристик гериатов с адаптивной компенсацией тепловых потерь / Измерительная i exea. 1997. - №7,-С. 25-27.

4. Терехов A.B., Макаров М.В., Чернышов В.Н. Метод и процессорная (еригельная система неразрушающего контроля тешозащиших свийсю агослойпых материалов. - Труды молодых ученых и студентов ГГТУ / Тамо ■ударств. техн. ун-гет, Тамбов, 1997г.-С.155-160.

5. Чернышев В.Н.. Терехов A.B. Адаптивный метод н процессорная измерительная система неразрушающего контроля тешюфизических характеристик материалов //Вестник П ГУ. - 1957. - № 1 .- С.78-83.

6. Чернышов В.Н., Терехов A.B. Термозонд для неразрушающего контроля теплофшических свойств материалов // Повышение эффективности теп-лоф..зических исследований технологических процессов промышленного производства и их метрологического обеспечения: Тезисы докладов Второй Меж-дународш i теплофизической школы (25-30 сентября 1995г) / Тамб. государств. техн. ун-тет, Тамбов, 1995г. - 280с.

7. Чернышов В.Н., Терехов A.B. Идегггификация параметров тепловых объектов на основе бесконтактных методов контроля // 1-ая научная конференция. Краткие тезисы докладов / Тамб. государств, техн. ун-тет Тамбов, 1994г.-

8. Терехов A.B., Макаров М.В., Чернышов В.Н. Термозонды для оперативного контроля тсплофизических свойств материалов // 2-ая научная конфе-

1995г.-С. 131.

9. Чернышов В.Н., Терехов A.B. н др. Бесконтактный первичный измерительный преобразователь для измерения избыточной температуры движущихся и вращающихся объектов // 3-я научная конференция. Краткие тезисы докладов / Тамб. государств, техн. ун-тет, Тамбов, 1996г. - С. 171.

10 Чернышов В.Н., Терехов A.B., Макаров М.В. Информационно-измерительная система неразрушающего кспроля теплофшических .свойств стеновых панелей и других строительных .материалов и изделий// 3-я научная конференция. Краткие тезисы докладов / Тамб. госудцзсгв техн. ун-тет, Там-

С.101.

ренция. Краткие тезисы докладов / Тамб. государств, техн. ун-тет, Тамбов,

боь, 1996г.-С.172.