SU1691726A1 - Method of determination of thermal diffusivity of solids - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерению теплофизических величин динамическими методами: температура, измерение. Цель изобретени  - упрощение способа определени  температуропроводности и повышение его точности за счет более простого способа измерени  распределени  амплитудных значений параметров, используемых в динамическом методе, т.е. ширины полосовых доменов, пропорциональных амплитудным значением температуры. Сущность способа определени  температуропроводности твердого тела, включающего периодический нагрев образца, состоит в том, что образец привод т в тепловой контакт с пластиной доменной структуры, воздействуют магнитным полем на полученную двухслойную систему, затем образец нагревают потоком лучистой энергии по центральной оси двухслойной системы, создают теневую область дл  половины поверхности образца, измер ют ширину полосового домена пластины в точке по центральной оси двухслойной системы и в точке, смещенной от центральной оси двухслойной системы в направлении теневой области образца, а величину температуропроводности твердого тела определ ют по формуле, приведенной в описании изобретени . 1 ил. ёThe invention relates to the measurement of thermophysical quantities by dynamic methods: temperature, measurement. The purpose of the invention is to simplify the method of determining thermal diffusivity and increase its accuracy due to a simpler method of measuring the distribution of amplitude values of parameters used in the dynamic method, i.e. the width of the band domains, proportional to the amplitude value of the temperature. The essence of the method for determining the thermal diffusivity of a solid, including periodic heating of the sample, is that the sample is brought into thermal contact with the domain structure plate, a magnetic field is applied to the resulting two-layer system, then the sample is heated by a flow of radiant energy along the central axis of the two-layer system, creating a shadow the area for half of the sample surface, the width of the strip domain of the plate is measured at a point along the central axis of the two-layer system and at a point offset from the center th axis bilayer system in the direction of the shadow area of the sample, and the value of the thermal diffusivity of solid body is determined by the formula given in the description of the invention. 1 il. yo

Description

Изобретение относитс  к измерению теплофизических величин динамическими методами: температура, измерение.The invention relates to the measurement of thermophysical quantities by dynamic methods: temperature, measurement.

Целью изобретени   вл етс  упрощение способа определени  температуропроводности и повышение его точности за счет более простого способа измерени  распределени  амплитудных значений параметров , используемых в динамическом методе, т.е. ширины полосовых доменов, пропорциональных амплитудным значени м температуры .The aim of the invention is to simplify the method for determining thermal diffusivity and increase its accuracy due to a simpler method of measuring the distribution of amplitude values of parameters used in the dynamic method, i.e. the widths of the strip domains proportional to the amplitude values of the temperature.

На чертеже изображено устройство, рр- ализующее предлагаемым способ.The drawing shows the device, rRalizing the proposed method.

Устройство содержит катушку 1 индуктивности дл  создани  пол , компенсирующего коэрцитивность пластины 2 доменнойThe device comprises an inductance coil 1 to create a field that compensates for the coercivity of the plate 2 domain

структуры с зеркальным направлением (поверхностью ) 3 (например, алюминием), лазер 4, направление излучени  которого пересекает под пр мым углом границу экрана 5, ось поворотного микроскопа 7 с объект-микрометром 8, и образец 9.structures with a specular direction (surface) 3 (for example, aluminum), a laser 4, the radiation direction of which intersects at right angles the edge of the screen 5, the axis of the rotating microscope 7 with the object micrometer 8, and sample 9.

Способ осуществл етс  следующим образом .The method is carried out as follows.

На поворотный столик 6 с катушкой 1 индуктивности и микроскопом 7 с объект- микрометром 8 помещают пластину 2 и образец 9. образующих двухслойную систему с контактом по зеркальной поверхности 3 пластины 2, причем пластина 2 расположена со стороны наблюдател  под углом 90° к оптической оси, а образец 9 - со стороны лазера 4. Между образцом и лазером 4 поОPlate 2 and sample 9 are placed on a turntable 6 with an inductance coil 1 and a microscope 7 with an object micrometer 8 and forming a two-layer system with contact along the mirror surface 3 of plate 2, the plate 2 being located on the observer’s side at an angle of 90 ° to the optical axis, and sample 9 is from the side of the laser 4. Between the sample and laser 4, the PoA

оabout

дd

VJVj

Ю ОYu O

мещают экран 5, граница которого пересекает оптическую ось лазера 4 перпендикул рно ей.The screen 5 is placed, the boundary of which intersects the optical axis of the laser 4 perpendicular to it.

Через катушку 1 индуктивности пропускают посто нный электрический ток такой величины, превышение которой приводит к изменению линейных размеров доменной структуры пластины 2, и нагревают образец 9 потоком лучистой энергии с частотой f. В установившемс  режиме, в пол ризован- |ном отраженном свете (источник света в микроскопе 7 автономный) с помощью объект-микрометра 8 измер ют амплитудное значение ширины полосового домена Р0 пластины 2 в точке по центральной оси двухслойной системы и амплитудное значение ширины полосового домена Р пластины 2 в точке, смещенной в теневую область, образованную экраном 5, а также величину смещени  X, По измеренным значени м Ро, Р и X рассчитывают температуропроводность по соотношениюA constant current of such magnitude is passed through the coil 1 inductance, exceeding which leads to a change in the linear dimensions of the domain structure of the plate 2, and the sample 9 is heated by a flow of radiant energy at a frequency f. In steady state, in polarized reflected light (the light source in the microscope 7 is autonomous), using an object micrometer 8, the amplitude value of the width of the band domain P0 of plate 2 at the point along the central axis of the two-layer system and the amplitude value of the width of the band domain domain P plates 2 at the point offset to the shadow region formed by screen 5, as well as the magnitude of the displacement X, the measured thermal diffusivity is calculated from the measured values of Po, P and X

q jrfX2(lnP/Po)2(1).q jrfX2 (lnP / Po) 2 (1).

Пример. При облучении с частотой f 25 Гц алюминиевого образца, дл  эталона из ортоферрита диспрози  ОуРеОз, X 232 мкм. Полученное из (1) значение температуропроводности (Р 153 мкм, Ро 121 мкм) алюмини  q 8,51 Юм2/с. Теоретический расчет температуропроводности алюмини , при заданных значени х теплопроводности К 207 Вт/(к м), плотности р 2700 кг/м и теплоемкости С 900 Дж/(кг К), дает величинуExample. When irradiated with a frequency of f 25 Hz of an aluminum sample, for a reference from Orthoferrite dysprosium OuReO3, X 232 μm. The thermal diffusivity value obtained from (1) (Р 153 µm, Ро 121 µm) of aluminum q 8.51 Um2 / s. Theoretical calculation of the thermal diffusivity of aluminum, at given thermal conductivity values of K 207 W / (m), density p 2700 kg / m and heat capacity C 900 J / (kg K), gives the value

К 8,49-1(Г5,K 8.49-1 (G5,

IU С что подтверждает результат, полученный предлагаемым способом. IU C confirms the result obtained by the proposed method.

и and

Преимуществом предложенного способа по сравнению с известными способами  вл етс  возможность определени  температуропроводности широкого класса материаловThe advantage of the proposed method in comparison with the known methods is the possibility of determining the thermal diffusivity of a wide class of materials.

и пр мого расчета температуропроводности по измеренным величинам.and direct calculation of thermal diffusivity using measured values.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ определени  температуропроводности твердого тела, включающий периодический нагрев образца, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  способа и повышени  точности, образец привод т в тепловой контакт с пластиной доменной структуры, воздействуют магнитным полемDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A method for determining the thermal diffusivity of a solid, which includes periodic heating of the sample, characterized in that, in order to simplify the method and improve the accuracy, the sample is brought into thermal contact with the domain structure plate and is subjected to a magnetic field. на полученную двухслойную систему, затем образец нагревают потоком лучистой энергии по центральной оси двухслойной системы , создают теневую область дл  половины поверхности образца, измер ют ширину полосового домена пластины в точке по центральной оси двухслойной системы и в точке, смещенной от центральной оси двухслойной системы в направлении теневой области образца , а величину температуропроводностиon the resulting two-layer system, then the sample is heated by a flow of radiant energy along the central axis of the two-layer system, a shadow region is created for half of the sample surface, the width of the strip domain of the plate at a point along the central axis of the two-layer system and at a point offset from the central axis of the two-layer system in the direction shadow region of the sample, and the value of thermal diffusivity твердого тела определ ют из следующего соотношени solids are determined from the following ratio q jrfX2(lnP/P0)2,q jrfX2 (lnP / P0) 2, где q - температуропроводность образца; 30 f - частота потока лучистой энергии, нагревающего образец;where q is the thermal diffusivity of the sample; 30 f is the frequency of the radiant energy flux heating the sample; X - рассто ние между точками измерени  ширины полосовых доменов;X is the distance between the measurement points of the width of the band domains; Р - ширина полосового домена пласти- 35 ны, измеренна  в точке, смещенной от центральной оси двухслойной системы в направлении теневой области образца;P is the width of the strip domain of the plate, measured at a point offset from the central axis of the two-layer system in the direction of the shadow region of the sample; РО - ширина полосового домена пластины , измеренна  на центральной оси двух- 40 слойной системы.PO is the width of the strip domain of the plate, measured on the central axis of a two- or 40-layer system.