Рисунок 2.1 Измерительная схема.
Исследуемое тело представляет собой конструкцию, состоящую из двух слоев: первый – низкотеплопроводный с теплофизическими свойствами λ₁, с₁, ρ₁; второй – высокотеплопроводный с теплофизическими свойствами λ₂, с₂, ρ₂. Толщина первого слоя – h₁, второго – h₂. Температура в точках контроля измеряется с помощью термоприёмников (ТП1, ТП2) [22].

Тепловое воздействие на систему с равномерным начальным температурным распределением осуществляется с помощью нагревателя постоянной мощности, выполненного в виде тонкого диска радиусом R_Н, встроенного в подложку измерительного зонда, выполненную из рипора, радиусом R_ИЗ [23].

Размеры подложки измерительного зонда и металлической пластины (L₁ , L₂ , h₂) подобраны так, что их можно считать полуограниченными. Для упрощения тепловой схемы и расчётов пренебрегаем теплоёмкостью и оттоками тепла по проводам теплоприёмников.

Тепловая схема многослойной системы, включающей в себя теплоизолирующий слой (подложка измерительного зонда), нагреватель, низкотеплопроводное покрытие толщиной h₁ и шоколадное изделие, представлена на рисунке 2.2.






Рисунок 2.2 Тепловая схема многослойной системы.
2.2 Математическая модель нестационарного теплопереноса для двухслойной системы

Применение в методах неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов теплового воздействия постоянной мощности от круглого плоского нагревателя в виде диска, встроенного в подложку измерительного зонда, достаточно обосновано и полно представлено в работах [19, 22, 23].

Применение в методе неразрушающего контроля теплового воздействия постоянной мощности от круглого плоского нагревателя в виде диска, встроенного в подложку измерительного зонда, представлено в работе [15].

Теоретическое обоснование теплового метода неразрушающего контроля двухслойных объектов, распространяется на полуограниченные тела и не учитывает оттоки тепла в материал подложки измерительного зонда (рисунок 2.2).
Ограниченный стержень (неограниченная пластина) толщиной

---

h₁ соприкосается с полуограниченным стержнем, имеющим другие термические коэффициенты. Боковые поверхности стержней имеют тепловую изоляцию. В начальный момент времени на свободном конце стержня (пластины) начинает действовать источник тепла постоянной мощности q, который действует на протяжении всего процесса нагрева.



Рисунок 2.2 Система, состоящая из ограниченного и полуограниченного тел.

Требуется найти распределение температуры по длине стержней (по глубине пластины и тела) в любой момент времени [7].

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

После преобразований, при больших τ получаем

(14)

Выражение (14) представляет собой линейную зависимость вида:

(15)

где (16)

Решение (14), представляющее собой линейную зависимость (15), может быть применено при регуляризации теплового процесса в определенной области тела.

2.3. Измерительная система, реализующая метод неразрушающего контроля.

Измерительная система (ИС) состоит из персонального компьютера (ПК), измерительно-управляющей платы, усилителя сигналов (У), измерительного зонда (ИЗ), регулируемого блока питания (БП). ИЗ обеспечивает создание теплового воздействия на исследуемый объект с помощью нагревателя (Н1) [22, 23].

Фиксирование температуры в заданной точке контроля осуществляется термоэлектрическим преобразователем (ТП).

При измерениях ИЗ устанавливают контактной стороной на поверхность исследуемого объекта.
Общий вид измерительной системы представлен на рисунке 2.4.

---

Рисунок 2.4 – Общий вид измерительной системы.
Схема измерительной системы представлена на рисунке 3.4.

Мощность и длительность теплового воздействия встроенного в подложку ИЗ нагревателя (Н1) задаются программно. Регулирующий сигнал поступает на вход операционного усилителя (ОУ), включенного по неинвертирующей схеме. Сигнал с выхода ОУ подается на базу силового транзистора. ОУ поддерживает на выходе блока питания напряжение, равное напряжению регулирующего сигнала.

Распределение температуры на поверхности исследуемого объекта контролируется ТП.

Сигнал с ТП поступает на вход измерительно-управляющей платы
E14-140-MD, при этом сигнал предварительно проходит через усилитель ZET 410 (У).

Плата E14-140-MD содержит следующие основные блоки.

1. ARM-контроллер (тип AT91SAM7S256) осуществляет не только управление
E14-140-MD, но и поддерживает интерфейсы USB и отладочный JTAG.

2. Коммутатор (К) предназначен для коммутации сигналов c аналоговых входов.

3. АЦП LTC1416 – 14-ти битный АЦП последовательного приближения. Буфер АЦП, хранящий один 14 битный отсчет АЦП в формате 8 + 8 бит с расширенным знаком дополнительного кода.

4. Двухканальный ЦАП (16 бит) работает не только в асинхронном, но и в синхронном режиме (до 200 кГц), имеет большой рабочий выходной ток и нормированные характеристики при воспроизведении переменного напряжения.



Рисунок 3.4 – Структурная схема измерительной системы.

ИЗ с круглым плоским нагревателем (рисунок 2.5). Зонд состоит из двух основных узлов: из ячейки 1 и корпуса 2. Ячейка, в свою очередь, состоит из основания 3, разъема 9. С контактной стороны ячейки на поверхности теплоизолятора 4 размещены микротермопары 6, сваренных встык. Нагреватель 5 изготовлен в виде диска. Разъем 9 предназначен для коммутации сенсора с измерительно-управляющей платой E14-140- MD. Между ячейкой и крышкой 10 корпуса расположена пружина 8, которая обеспечивает одинаковое усилие прижима ячейки к поверхности исследуемого изделия, что обуславливает равенство контактных тепловых сопротивлений при каждом измерении. После выравнивания температуры исследуемого изделия и подложки зонда, через нагреватель в течение заданного времени протекает ток, что обеспечивает нагрев исследуемого изделия.

---

ИС реализует алгоритмы управления режимами эксперимента с целью контроля температурных характеристик, алгоритмы определения значений температуры плавления и кристаллизации полимера, выполненного из эпоксида.

Разностные ЭДС, полученные на зажимах микротермопар 6, поступают в усилитель ZET 410, а уже усиленные сигналы – на вход измерительно-управляющей платы.
2.4. Порядок осуществления измерительных операцій
При практическом использовании рассматриваемого метода измерительные операции осуществляют в следующем порядке.

1. Калибровка ИС.

2. ИЗ устанавливают контактной стороной на поверхность исследуемого двухслойного объекта. Для уменьшения влияния контактных термических сопротивлений необходимо обеспечить постоянную силу прижатия ИЗ к объекту исследования.

3. Систему необходимо какое-то время выдержать при одинаковой температуре для выравнивания температуры исследуемого объекта и измерительного зонда.

4. В момент времени, соответствующий началу активной стадии эксперимента, на нагреватель подают постоянную электрическую мощность, что позволяет с достаточной точностью задать постоянную во времени величину теплового потока q = const.

5. На протяжении всей активной стадии эксперимента выполняют измерения во времени значений температуры в точках контроля (центре нагревателя и на расстоянии l от центра) и значений электрической мощности. Разностные ЭДС, полученные на термопарах, усиливаются усилителем. Полученные сигналы преобразуются в аналого-цифровом преобразователе и поступают на персональный компьютер для обработки информации в соответствии с математической моделью метода.

6. Выделяют рабочий участок и определяют его продолжительность. Рабочий участок термограммы характеризуется регуляризацией тепловых потоков (тепловые потоки, проходящие через точки контроля, становятся практически постоянным). Этот участок термограммы будет описываться уравнением прямой.

7. После завершения активной части эксперимента выключают нагреватель и производят обработку полученных данных.

8. Производят вычисление коэффициентов модели, описывающей термограммы на рабочих участках.

9. Определяют теплофизические свойства покрытия или h₁ по соотношениям, полученным в результате анализа математической модели объекта исследования.

10.  Производят обработку экспериментальных термограмм: а)

---

Т₁ = f(τ), б) Т₂ = f(τ).

11. Делают заключение о показателях качества (наличии или отсутствии дефекта) в исследуемом объекте.

2.5 Выводы по главе 2.

Для повышения точности определения ТФС при НК качества двухслойных материалов исследуется система, состоящая из ограниченного и двух полуограниченных тел.

Для эксперимента была выбрана измерительная схема теплового метода НК качества металлических изделий с эпоксидным покрытием. Данная измерительная система реализует алгоритмы управления режимами эксперимента с целью контроля температурных характеристик полимера, выполненного из полипропилена. Было предложено использовать круглый плоский источник тепла постоянной мощности, встроенный в измерительный зонд.


3 Свойства материалов, применяемых для изготовления упаковки шоколада.

Основным материалом для изготовления упаковки шоколада является полипропилен (ПП).

Полипропилен (ПП) получают полимеризацией мономера пропилена в присутствии металлоорганических катализаторов. Полипропилен представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, то есть в натуральном виде полупрозрачен, но может легко окрашиваться добавлением соответствующих пигментов и красок.

В зависимости от пространственного строения макромолекулы полимера (то есть от структуры расположения атомов или атомных групп в макромолекуле) различают 3 вида полипропилена: изотактический, синдиотактический и атактический.

Для изотактического полипропилена характерны высокая ударная вязкость, стойкость к многократным изгибам, хорошие износостойкость (сравнима с износостойкостью полиамидов), повышающаяся с ростом молекулярной массы, и диэлектричические свойства. Полипропилен плохо проводит тепло.

Полипропилен легко окисляется на воздухе, особенно выше 100 °С; термоокислительная деструкция протекает автокаталитически. Термическая деструкция начинается при 300 °С. Атактический полипропилен хорошо растворяется в гептане; на этом свойстве основано извлечение при 20 °С этого полипропилена из промышленного изотактического полипропилена. Из последнего кипящим гептаном экстрагируют и стереоблочный полипропилен (его макромолекулы

---

Смотрите также файлы

• Задача 1 Девочка 9 месяцев с врожденным стридором. Заболела остро, с подъема температуры тела до 38,8С, лающего.doc

• Практическое задание по дисциплине Базы данных. Ч. .docx

• 1. Буква ы на месте пропусков пишется во всех словах ряда.docx

• Одним из важных факторов повышения эффективности предпринимательской деятельности является эффективное управление материальными запасами.docx

• .docx