10.14489/td.2021.11.pp.058-063

2021, 11 ноябрь (November)

DOI: 10.14489/td.2021.11.pp.058-063

Удалова А. П., Чернышов В. Н.
МЕТОД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЧ-НАГРЕВА В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИЗДЕЛИЙ
(pp. 58-63)

Аннотация. Предложен метод определения теплофизических характеристик (тепло- и температуропроводности) материалов и изделий по результатам измерений в два момента времени температуры поверхности исследуемого объекта, подвергающейся импульсному тепловому воздействию от сфокусированного в линию микроволнового излучения заданной мощности. Количество импульсов и их частота следования устанавливаются адаптивно при достижении равенства установившейся избыточной температуры в точках контроля двум наперед заданным значениям в два момента времени, что позволяет осуществлять неразрушающий контроль исследуемых объектов, так как наперед заданные значения температуры берутся меньше, чем температура термодеструкции исследуемых материалов, а также получать информацию в частотно-импульсной форме, что повышает точность результатов контроля и помехозащищенность метода. Для реализации предложенного метода разработана микропроцессорная информационно-измерительная система, экспериментально подтвердившая работоспособность метода и корректность положенных в его основу теоретических выводов. С помощью метрологического анализа выявлены доминирующие составляющие общей погрешности, что позволит целенаправленно воздействовать на их уменьшение и в итоге снизит общую погрешность контроля искомых теплофизических характеристик.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, температуропроводность, теплопроводность, микроволновый нагрев, микропроцессорная система.

Udalova A. P., Chernyshov V. N.
NON-DESTRUCTIVE TESTING METHOD OF MATERIALS AND PRODUCTS THERMOPHYSICAL CHARACTERISTICS USING MICROWAVE HEATING IN PRODUCTS REAL OPERATING CONDITIONS
(pp. 58-63)

Abstract. The article proposes a method for determining the thermophysical characteristics (thermal conductivity and thermal diffusivity) of materials and products based on the results of measurements at two times of the temperature of the surface of the object under study, subjected to pulsed thermal effects from microwave radiation of a given power focused into the line. In the proposed method, the number of pulses and their repetition rate are set adaptively when the steady-state excess temperature at the control points is equal to two predetermined values at two points in time, which makes it possible to carry out non-destructive testing of the investigated objects, since the predetermined temperature values are taken less than the temperature of thermal destruction of the investigated materials, as well as receive information in a frequency-pulse form, which increases the accuracy of the control results and the noise immunity of the method. To implement the proposed method, a microprocessor-based information-measuring system has been developed, which experimentally confirmed the efficiency of the method and the correctness of the theoretical conclusions underlying it. The performed metrological analysis made it possible to draw conclusions about the dominant components of the total error, a more accurate measurement of which will make it possible to purposefully influence their reduction, which will ultimately reduce the total error in the control of the desired thermophysical characteristics.

Keywords: non-destructive testing, thermal diffusivity, thermal conductivity, microwave heating, microprocessor system.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. П. Удалова, В. Н. Чернышовn (ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет», Тамбов, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

A. P. Udalova, V. N. Chernyshov (Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Tambov State Technical University”, Tambov, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Пат. № 2530441 РФ, МПК G 01 N 25/18. Способ неразрушающего контроля комплекса теплофизических характеристик твердых строительных материалов и установка для его осуществления / В. М. Фокин, А. В. Ковылин, А. В. Попова. № 2013131702/28; заявл. 09.07.2013; опубл. 10.10.2014, Бюл. № 28.
2. Пат. № 2488102 РФ, МПК G 01 N 25/18. Способ определения теплопроводности твердого тела активным методом теплового неразрушающего контроля / Д. Ф. Карпов, М. В. Павлов, А. А. Синицын, В. И. Игонин. № 2012106323/28; заявл. 21.02.2012; опубл. 20.07.2013, Бюл. № 20.
3. Пат. № 2379668 РФ, МПК G 01 N 25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик строительных материалов и изделий / В. И. Игонин, Д. Ф. Карпов; № 2008140634/28; заявл. 13.10.2008; опубл. 20.01.2010, Бюл. № 2.
4. Пат. № 2328725 РФ, МПК G 01 N 25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик строительных материалов и изделий / Н. П. Жуков, Н. Ф. Майникова, И. В. Рогов и др. № 2006140757/28; заявл. 17.11.2006; опубл. 10.07.2008, Бюл. № 19.
5. Пюшнер Г. Нагрев энергией сверхвысоких частот. М.: Энергия, 1968. 312 с.
6. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М.: Высш. шк., 1967. 599 с.
7. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: справочник: в 2 кн. / под ред. В. В. Клюева. Кн. 2 / И. С. Вайншток, В. Г. Герасимов, А. К. Гурвич и др. М.: Машиностроение, 1976. 182 с.
8. Чернышов В. Н., Чернышова Т. И. Методы и информационно-измерительные системы неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов и изделий. СПб.: Экспертные решения, 2016. 384 с.
9. Чернышов А. В. Анализ погрешностей бесконтактного метода неразрушающего контроля ТФХ материалов / Тр. ТГТУ: сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2004. Вып. 16. C. 63 – 67.
10. Франчук А. У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов. М.: НИИ строительной физики, 1969. 144 с.

Eng

1. Fokin V. M., Kovylin A. V., Popova A. V. Method for non-destructive testing of a complex of thermophysical characteristics of solid building materials and installation for its implementation. Ru Patent No. 2530441. Russian Federation. [in Russian language]
2. Karpov D. F., Pavlov M. V., Sinitsyn A. A., Igonin V. I. A method for determining the thermal conductivity of a solid by an active method of thermal non-destructive testing. Ru Patent No. 2488102. Russian Federation. [in Russian language]
3. Igonin V. I., Karpov D. F. Method for non-destructive testing of thermophysical characteristics of building materials and products. Ru Patent No. 2379668. Russian Federation. [in Russian language]
4. Zhukov N. P., Maynikova N. F., Rogov I. V. et al. Method for non-destructive testing of thermophysical characteristics of building materials and products. Ru Patent No. 2328725. Russian Federation. [in Russian language]
5. Pyushner G. (1968). Heating by energy of ultrahigh frequencies. Moscow: Energiya. [in Russian language]
6. Lykov A. V. (1967). Heat conduction theory. Moscow: Vysshaya shkola. [in Russian language]
7. Klyuev V. V. (Ed.), Vaynshtok I. S., Gerasimov V. G., Gurvich A. K. et al. (1976). Instruments for non-destructive testing of materials and products: handbook: in 2 books. Book 2. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
8. Chernyshov V. N., Chernyshova T. I. (2016). Methods and information-measuring systems for non-destructive testing of thermophysical properties of materials and products. Saint Petersburg: Ekspertnye resheniya. [in Russian language]
9. Chernyshov A. V. (2004). Analysis of the errors of the non-contact method of non-destructive testing of TPH materials. Proceedings of TSTU: collection of scientific articles of young scientists and students, 16, pp. 63 – 67. Tambov: Izdatel'stvo TGTU. [in Russian language]
10. Franchuk A. U. (1969). Tables of thermal performance of building materials. Moscow: NII stroitel'noy fiziki. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/td.2021.11.pp.058-063

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/td.2021.11.pp.058-063

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

Please specify the article DOI in the order comments.