Введение к работе
Актуальность работы. Обеспечение качества и надежности производства и (сплуатации изделий из твердых теплоизоляционных материалов непосредственно іязано с контролем их теплофизических характеристик (ТФХ) проводимым как в ібораторньїх, так и производственных условиях.
Специфика производства, особенно массового, требует повышения гибкости и $фективности методов и средств контроля ТФХ не приводящих к нарушению це-эстности изделий и обеспечивающих высокую оперативность, точность и низкую эудоемкость проводимых измерений. Перечисленным требованиям в значительной гепени удовлетворяют способы неразрушающего контроля ТФХ материалов мето-эм импульсного источника тепла, характеризующиеся сравнительно малой дли-шьностью тепловых испытаний и возможностью определения комплекса ТФХ из того опыта. Реализация этих методов предопределяет высокую степень автомати-щии процесса измерений, которая достигается за счет применения современной икропроцессорной техники. При этом повышение достоверности результатов кон-золя обеспечивается за счет программной коррекции результатов измерений по ап-торной информации полученной для образцов с нормированными свойствами. Рост гепени интеграции современных средств измерительной и вычислительной техники совокупности с программными методами коррекции результатов измерений позво-пот существенно повысить эффективность неразрушающего контроля ТФХ мате-яалов. Однако жесткая структура математического и программного обеспечения /шествующих методов и средств контроля ТФХ материалов значительно снижает })фективность использования микропроцессоров.
Таким образом, задача разработки новых методов и метрологических средств гразрушающего контроля ТФХ материалов, а так же поиск путей повышения гиб-зсти и эффективности математического и программного обеспечения не теряют ак-/альности.
Предмет исследования методы, первичный измерительный преобразователь ШП) и информационно-вычислительная система (ИВС) неразрушающего контроля ФХ твердых теплоизоляционных материалов.
Цель работы. Разработка способов и ИВС неразрушающего контроля ТФХ 5ердьгх материалов с повышенной точностью и помехозащищенностью.
Идея работы заключается в повышении точности и помехозащищенности не-азрушающего контроля ТФХ материалов за счет увеличении избыточных темпера-ф в точках размещения термодатчиков и регистрации их интегральных значений ри коррекции результатов измерений по априорной информации полученной для эразцов с нормированными, свойствами.
Методы исследования. В работе использованы методы классической аналиті ческой теории теплопроводности, операционного и интегрального исчисления, м; тематической статистики, метрологии, математического и машинного моделиров; ния на базе современных вычислительных и программных средств.
Научная новизна:
получено аналитическое решение дифференциального уравнения теплопрі водности с разрывными коэффициентами и внутренними источниками тепла, ош сывающее температурное поле в плоскости контакта двух полуограниченных тел различными теплофизическими свойствами при действии точечного мгновенно! источника тепла;
предложены новые способы неразрушающего контроля ТФХ твердых маті риалов методом точечного мгновенного источника тепла при регистрации абсолку ных и интегральных во времени значений температур.;
разработаны способы неразрушающего контроля ТФХ твердых материалої методом точечного и криволинейного источника тепла обеспечивающие повыше! ную точность и помехозащищенность измерений.
проведен метрологический анализ режимных и конструктивных параметре ИВС и предложена методика коррекции результатов измерений, основанная на оі ределении априорной зависимости между нормированными и измеренными знач* ниями теплофизических коэффициентов, позволяющие повысить достоверность pt зультатов контроля;
разработаны алгоритмы и программное обеспечение ИВС, позволяющие ai томатизировать процессы контроля ТФХ и управление экспериментом в условия производства и при лабораторных исследованиях.
Практическая ценность работы заключается в том, что предложены новы способы неразрушающего контроля ТФХ материалов методом точечного и криволі-нейного источника тепла, дифференцированные по критериям точности и оператиі ности измерений.
Для реализации семейства предложенных способов на базе современных аг паратных и вычислительных средств создана ИВС и разработано программное обес печение для неразрушающего контроля ТФХ теплоизоляционных материалов в ле бораторных и промышленных условиях.
В целях повышения достоверности результатов контроля проведен метрологи ческий анализ конструктивных и режимных параметров ИВС и разработана методи ка коррекции результатов измерений, основанная на определении априорной зави симости между нормированными и измеренными значениями коэффициентов тепле и температуропроводности.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы исполь-тотся РКК «Энергия» (г. Королев), применяются в научной деятельности и внедре-,i з учебный процесс Тамбовского ВАИИ.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на IV. V и VI Всерос-шских научно-технических конференциях «Повышение эффективности средств їработки информации на базе математического и машинного моделирования» "амбов 1995. 1997, 1999 г.), Всероссийской научно-технической конференции Сомпыотерные технологии в инженерной и управленческой деятельности» (Таган->г. 1999 г.) и I Всероссийской научно-технической конференции «Теория кон-ликта и ее приложения» (Воронеж, 2000 г.).
Публикации. Теоретические и практические результаты диссертации опубли-эваны в 10 печатных работах, а так же отражены в отчетах по НИР «Излучатель -5» и «Излучатель - 2000» заданным ГК ВВС на 1995-2003 гг.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пырех глав и заключения, библиографического списка из 87 наименований и при-гжений. Общий объем работы составляет 153 страницы. Основная часть диссерта-ти изложена па 125 страницах машинописного текста и содержит 27 рисунков, іаблиц.