CZ2012175A3 - Zpusob zjistování totální emisivity povrchu materiálu - Google Patents
Zpusob zjistování totální emisivity povrchu materiálu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2012175A3 CZ2012175A3 CZ20120175A CZ2012175A CZ2012175A3 CZ 2012175 A3 CZ2012175 A3 CZ 2012175A3 CZ 20120175 A CZ20120175 A CZ 20120175A CZ 2012175 A CZ2012175 A CZ 2012175A CZ 2012175 A3 CZ2012175 A3 CZ 2012175A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sample
- coating
- analyzed
- emissivity
- surface temperature
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims 1
- 238000001073 sample cooling Methods 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000010206 sensitivity analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Totální emisivita povrchu materiálu se zjistuje tak, ze vzorek (1) umístený v drzáku (4) vzorku má na prední strane nanesen analyzovaný povlak (2). Na cásti analyzovaného povlaku (2) je nanesen referencní povlak (3). Referencní povlak (3) je rovnez nanesen na zadní stranu vzorku (1). Ze zadní strany vzorku (1) je prováden laserový ohrev. Z prední strany vzorku (1), z místa analyzovaného povlaku (2) je snímán radiacní tepelný tok a z prední strany vzorku (1), z místa referencního povlaku (3) je bezkontaktne snímána povrchová teplota. Záznam radiacního tepelného toku a povrchové teploty pri chladnutí vzorku umoznuje stanovit totální emisivitu analyzovaného povrchu.
Description
Způsob zjišťování totální emisivity povrchů materiálů
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu zjišťování totální emisivity povrchů materiálů v závislosti na teplotě s cílem získání znalosti vysokoteplotního chování povrchů materiálů a tím i možnosti provádění žádoucí modifikace povrchu těchto materiálů
Dosavadní stav techniky
Nejprve bude objasněn pojem samotné emisivity. Emisivita je definována jako poměr intenzity vyzařování reálného tělesa He k intenzitě absolutně černého tělesa Heo se stejnou teplotou. Emisivita tak určuje schopnost tělesa vyzařovat teplo. Je to bezrozměrná veličina.
Emisivita obecně pro daný povrch není konstantní, ale je funkcí řady parametrů. Těmito parametry mohou být například: úhel odklonu od normály povrchu teplota objektu vlnová délka stav povrchu struktura povrchu a podobně
Tělesa, pro něž můžeme z praktického hlediska emisivitu považovat za nezávislou na frekvenci, nazýváme šedé zářiče. U takzvaných selektivních zářičů uvažujeme, že emisivita je funkcí frekvence.
Emisivita absolutně černého tělesa ε = 1
Emisivita reálného tělesa ετ nabývá tedy hodnot ετ<1, maximálně ετ = 1
Výpočet emisivity ετ= He/Heo
He je intenzita vyzařování reálného tělesa. Udává výkon vyzářený plochou reálného tělesa do celého poloprostoru.
• 4 · 4 · 4 · · 4 .:..:.
Heo je intenzita vyzařování absolutně černého tělesa. Udává výkon vyzářený plochou černého tělesa do celého poloprostoru.
Dosavadní způsoby měření totální emisivity se prováděly tak, že měření teploty bylo buď na stejné straně vzorku, kde se prováděl ohřev ( opačná strana než je měřená vrstva ). Potom nutně zjišt ováná teplota byla jiná, než teplota povrchu měřené vrstvy. Nebo se měření provádělo na opačné straně vzorku než se prováděl ohřev ( stejná strana, kde je měřená vrstva ), ale měření teploty probíhalo kontaktním způsobem, což také vnáší chyby do měření povrchové teploty.
Měření prováděná oběma výše uvedenými způsoby byla tedy nepřesná a nedávala správný a pro další použití i potřebný obraz o skutečných hodnotách. Pro zvýšení přesnosti bylo třeba provádět určité korekce a obsluha musela mít velké zkušenosti, aby měření bylo objektivní.
Podstata technického řešení
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob zjišťování totální emisivity povrchů materiálů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na vzorku, umístěném v držáku vzorku, je na jeho přední stranu nanesen analyzovaný povlak a na jeho zadní stranu je nanesen referenční povlak. Referenční povlak je rovněž nanesen na přední stranu vzorku, na část analyzovaného povlaku. Ze zadní strany vzorku je prováděn laserový ohřev. Z přední strany vzorku, z míst analyzovaného povlaku, je snímán radiační tepelný tok. Z přední strany vzorku, z míst referenčního povlaku, je rovněž bezkontaktně snímána povrchová teplota.^ 3-j lživých 'fowLhí j ' ' Záznam radiačního tepelného toku a povrchové teploty ( obojí ze strany, kde je analyzovaná vrstva) při chladnutí vzorků umožňuje stanovit totální emisivitu analyzovaného povrchu v závislosti na teplotě.
Výhodou poměrně přesného měření totální emisivity povrchů materiálů podle vynálezu je získání znalostí o vysokoteplotním chování povrchů materiálů a tím i možnost provádět modifikaci povrchů materiálů.
Objasnění výkresů
Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém je schematicky naznačen způsob zjišťování totální emisivity povrchů materiálů dle vynálezu. Jednotlivé šipky s popisem naznačují jednotlivé procesy ohřevu, ochlazování i měření teploty okolí, měření radiačního tepelného toku a bezkontaktní měření povrchové teploty.
Příklad provedení vynálezu
Praktický příklad způsobu zjišťování totální emisivity povrchů materiálů podle vynálezu je patrný z přiloženého obrázku.
Na obr. 1 je naznačen vzorek 1 umístěný v držáku 4 vzorku. Analyzovaný povlak 2 je nanesen na přední stranu vzorku L Na zadní stranu vzorku 1_ je nanesen referenční povlak 3. Referenční povlak 3 je rovněž nanesen na část analyzovaného povlaku 2 na přední straně vzorku 1. Ze zadní strany vzorku 1 je prováděn laserový ohřev. Z přední strany vzorku 1, z míst analyzovaného povlaku 2 je snímán radiační tepelný tok. Z přední strany vzorku 1, z místa referenčního povlaku 3 je bezkontaktně snímána povrchová teplota.
Vzorky 1 ve tvaru kruhových penízků jsou vloženy do držáku 4 vzorků, jenž je tvořen keramickou destičkou na níž jsou dvě vrstvy sibralu zajišťující boční tepelnou izolaci vzorku 1. Držák 4 vzorků je pevně spojen s hliníkovým podstavcem v němž je zabudována křemíková dioda, která bezkontaktně snímá povrchovou teplotu přední strany vzorku 1. Pod podstavcem je umístěn analyzátor tepelného toku. V keramické destičce jsou dva otvory oddělující vstupy k měření povrchové teploty ( na analyzovaném povlaku 2 je nanesen referenční povlak 3 ve formě referenční barvy ) a radiačního tepelného toku ( analyzovaný povlak 2 ).
K ohřevu vzorku 1 je používán výkonný diodový laser. Teplota vzorků 1 je měřena bezkontaktně Si diodou z povrchu analyzovaného povlaku 2 pokrytého referenční barvou. Radiační tepelný tok z povrchu analyzovaného povlaku 2 je snímán širokopásmovým analyzátorem tepelného toku. Si dioda je připojena na napájecí napětí a měřicí ústřednu, analyzátor radiačního tepelného toku je připojen k samostatné měřicí ústředně.
Z důvodu přesnosti měření teploty je třeba provádět kalibraci měření. Si dioda snímá bezkontaktním způsobem tepelné záření z povrchu vzorku L Výstupním signálem z elektronického obvodu Si diody je hodnota napětí, která odpovídá emisivitě a teplotě měřeného povrchu. Pokud je měřený povrch vždy upraven stejnou referenční barvou, pak napěťový výstup Si diody odpovídá měřené povrchové teplotě.
Při kalibraci Si diody pro bezkontaktní měření povrchové teploty je potřeba snímat kromě signálu Si diody též teplotu měřeného povrchu dotykovým způsobem, v tomto případě přibodovanými termočlánky typu K. Získají se dva časové průběhy-napěťový signál Si diody a povrchová teplota měřená na kalibračním vzorku kontaktním způsobem. Žních je možno vyhodnotit kalibrační křivku Si diody.
Elektronický obvod Si diody umožňuje přepínat zesílení signálu diody, to znamená, že je možné vyhodnotit více kalibračních křivek pro jednotlivé rozsahy měřené povrchové teploty. Jako optimální se jeví tři rozsahy měření povrchové teploty: nej nižší hodnoty povrchové teploty střední hodnoty povrchové teploty vyšší hodnoty povrchové teploty
Zpřesnění vyhodnocení totální emisivity analyzovaného povlaku 2 lze dosáhnout citlivostní analýzou, jejímž cílem je zjistit vliv vybraných parametrů metody na povrchovou teplotu ve vybraných místech analyzovaného vzorku.
Celkovým výsledkem je potom poměrně přesná hodnota zjištěné totální emisivity povrchu materiálu.
Průmyslová využitelnost
Způsob zjišťování totální emisivity povrchů materiálů podle vynálezu lze s úspěchem využít všude tam, kde je zapotřebí získat poměrně přesné znalosti o vysokoteplotním zářivém chování povrchů materiálů s cílem provádět modifikace povrchů materiálů. Jedná se o materiály zejména oblasti energetiky.
VZTAHOVÉ ZNAČKY
- vzorek
- analyzovaný povlak
- referenční povlak
- držák vzorku
Claims (1)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. .Způsob zjišťování totální emisivity povrchů materiálů vyznačující se t í m, ž e na vzorku ( 1 ), umístěném v držáku ( 4 ) vzorku, na jehož přední straně je nanesen analyzovaný povlak ( 2), na jehož části je nanesen referenční povlak ( 3 ), nanesený rovněž na zadní straně vzorku ( 1 ) Je ze zadní strany vzorku ( 1 ) prováděn laserový ohřev, z přední strany vzorku ( 1 ), z místa analyzovaného povlaku ( 2 ), je snímán radiační tepelný tok a z přední strany vzorku ( 1 ), z místa referenčního povlaku ( 3 ), je bezkontaktně snímána povrchová teploty.stuhouTV UM I• · ···· · ·· qUt) [W]Teplota okolí[Κ] ochlazování radiací a konvencí odvod tepla do držáku vzorkuAheatW [W] laserový ohřevteplota okolí[Κ][Κ] ochlazování radiací a konvencíBezkontaktní měření povrchové teploty
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-175A CZ306316B6 (cs) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Způsob měření totální emisivity povrchů materiálů |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-175A CZ306316B6 (cs) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Způsob měření totální emisivity povrchů materiálů |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012175A3 true CZ2012175A3 (cs) | 2013-09-25 |
| CZ306316B6 CZ306316B6 (cs) | 2016-11-30 |
Family
ID=49210341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2012-175A CZ306316B6 (cs) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Způsob měření totální emisivity povrchů materiálů |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ306316B6 (cs) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10704963B2 (en) | 2013-07-02 | 2020-07-07 | Exergen Corporation | Infrared contrasting color emissivity measurement system |
| CZ309252B6 (cs) * | 2020-11-24 | 2022-06-22 | Západočeská Univerzita V Plzni | Způsob měření plošného rozložení emisivity povrchu materiálu |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ281821B6 (cs) * | 1993-05-03 | 1997-02-12 | Luboš Ing. Drsc. Hes | Způsob bezkontaktního měření povrchové teploty a/nebo emisivity objektů |
-
2012
- 2012-03-13 CZ CZ2012-175A patent/CZ306316B6/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10704963B2 (en) | 2013-07-02 | 2020-07-07 | Exergen Corporation | Infrared contrasting color emissivity measurement system |
| CZ309252B6 (cs) * | 2020-11-24 | 2022-06-22 | Západočeská Univerzita V Plzni | Způsob měření plošného rozložení emisivity povrchu materiálu |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ306316B6 (cs) | 2016-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101435721B (zh) | 红外目标温度校正系统和方法 | |
| CN104006887B (zh) | 一种物体表面发射率现场校准方法 | |
| Ballestrın et al. | Systematic error in the measurement of very high solar irradiance | |
| KR970077431A (ko) | 기판 온도 측정을 위한 방법 및 장치 | |
| CN107817054B (zh) | 一种用于真空腔内部件的红外成像仪测温方法 | |
| CN111207840B (zh) | 一种表面发射率在线测试装置及其方法 | |
| Coppa et al. | Normal emissivity of samples surrounded by surfaces at diverse temperatures | |
| Monte et al. | The measurement of directional spectral emissivity in the temperature range from 80° C to 500° C at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt. | |
| JP6127019B2 (ja) | 半透明材料の熱拡散率の測定方法 | |
| CZ2012175A3 (cs) | Zpusob zjistování totální emisivity povrchu materiálu | |
| CN106896132B (zh) | 用于对试样进行热分析和/或用于对温度测量装置进行校准的方法和设备 | |
| CN108981923A (zh) | 在线测量连续激光作用下光学元件表面温升的装置及方法 | |
| US20190154510A1 (en) | Method for Determining a Temperature without Contact and Infrared Measuring System | |
| CN108918580B (zh) | 一种无损稳态导热率测量方法 | |
| US10598619B2 (en) | Thermal properties measuring device | |
| JP6401350B2 (ja) | 試料の熱分析時における温度調整の較正方法 | |
| CN208043246U (zh) | 一种电磁灶上测温目标体的测温装置 | |
| CN116046182A (zh) | 一种基于高温黑体的光谱辐射计绝对辐射定标装置 | |
| JPH0676922B2 (ja) | 放射温度測定装置 | |
| CN113551778A (zh) | 一种热像仪相对测温性能评估装置 | |
| Yatsyshyn et al. | On accuracy of contactless temperature measurement limited by unknown emissivity factor | |
| Hiraka et al. | Rapid-response hybrid-type surface-temperature sensor | |
| Midyk et al. | Methods of measuring and controlling temperature and the possibility of their involvement for the formation of temperature subsystems | |
| JP2019095436A (ja) | 計測装置、計測方法、及びプログラム | |
| KR101113046B1 (ko) | 고온 반투명 또는 투명시료의 복사율, 투과율, 반사율 특성 동시 측정 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20200313 |