Реферат: «Тепловые методы НК» - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

«Тепловые методы НК»

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 320 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВ ЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра ЭТТ РЕФЕРАТ На тему: «Тепловые методы НК» МИНСК, 2008 В зависимости от назначения и области применения тепловой НК разделяют на тепл о вую дефектоскопию, бесконтактную пирометрию и тепловидение. Объектами тепловой дефектоскопии являются дефектные структуры, содержащие тр е щины, пустоты, поры, раковины, места непровара, непроклея, плохой тепло- и электроизол я ции, неоднородности состава, посто ронние примеси, места термического и усталостного п е ренапряжения и др. дефекты. Методы тепловой дефектоскопии предусматривают качественный контроль тепловой неоднородности контролируемых объектов. Методы бесконтактно й пирометрии используют для количественного измерения температуры раз личных объектов и процессов. Тепловид е ние - это относительно новое направление в технике теплов ого НК, использующее разли ч ные средства визуализации тепловых полей и изображений. Тепл овизионные системы могут быть использованы как для целей тепловой дефе ктоскопии, так и для целей бесконтактной пирометрии. Клас сификация и модели тепловой дефектоскопии В основе всех тепловых методов дефектоскопии лежи т связь между тепловым потоком от объекта и неоднородностью температур ного распределения на его поверхности, которая возникает при наличии де фектов в исследуемом объекте. В зависимости от наличия или отсутствия внешнего источника энергии раз личают а к тивный и пассив ный способы тепловой дефектоскопии. Активные способы предназначены для обнаружения дефектов типа нарушени я спло ш ности, изменений в структуре и физико-химических свойствах объектов. Такие дефекты обычно называют пассивными, т.е. не выделяющими тепла. Пассивные способы пригод ны для контроля тепловых режимов и обнаружения активных дефектов, т.е. на иболее интенси в но выдел яющих тепловую энергию. В зависимос ти от взаимного расположения источника нагрева, термочувтвительного э лемента и объекта контроля а также последовательности контрольных опе раций различают односторонний, двухсторонний, комбинированный (таб.1), си нхронный и несинхронный способы теплового неразрушающего контроля. Кр оме этого способы теплового контроля д е лят на статические и динамические. В этом случае опреде ляющим фактором является зав и симость температуры объекта от времени. Таблица 1. Классифик ация способов теплового контроля В задачах теплового контроля обычно исследуют пов ерхностные температурные поля объектов. Определение внутренних темпер атур, как правило, затруднительно из-за непр о зрачности объектов для ИК-излучения. Однако внутре нние температурные неоднородности, характеризующие дефектность издел ий, можно определить в численном виде с помощью моделирования их на ЭВМ. Наличие дефектов приводит к локальному или интегральному искажению те мперату р ного поля, харак терного для данного изделия. Это выражается в появлении перепадов темп е ратуры. Пространственно- временная функция этих перепадов определяется температурой тела, усло виями его теплообмена с окружающей средой, геометрическими и теплофизи ч е скими характеристикам и объекта контроля и самих дефектов, а также временем в динамич е ском режиме. Модель активного теплового контроля при обнаружении пассивных дефекто в пре д ставлена на рис.1. Активный контроль предусматривает наличие источника энергии, которым обычно я в ляются лазерны й пучок света, электронный луч или какой-либо другой источник с подви ж ным локальным воздействием в случае синхронного контроля или интегральный источник (ИК-лампа, элект роплитка) для несинхронного контроля. Внутренний дефект в многосло й ном изделии оказывает значи тельное сопротивление тепловому потоку, который распр о страняясь в глубь изделия обтекае т дефект по окружающим слоям основного материала. При этом имеет место н акопление тепла в слое до дефекта и его недостаток в слое за ним, что прояв ляется в локальном повышении температуры на нагреваемой поверхности « Н» и пон и жении на противо положной нагреву поверхности «П». Иногда говорят, что дефект отражает те пловой поток на поверхность Н и затеняет его на поверхности П. Рис. 1. Модель актив ного теплового контроля пассивных дефектов: 1 - источник энергии; 2 - контролируемый объект; 3 - дефект; А – точка локальног о нагрева; Б - излучающая точка нагреваемой поверхности; X - направление ск аниров а ния источника эн ергии с локальным воздействием; Н - нагреваемая поверхность; Z - направлени е вглубь образца; П - против о положная поверхность; Т – температура Примером пассивного контроля также являются ситуации, когда дефект в си лу тех или иных причин сам по себе имеет аномальную по сравнению с основн ым материалом темпер а ту ру, проявляясь на поверхности чаще всего в виде статического температур ного перепада одного знака. В электронной технике такая модель использу ется для дефектов типа пробоя, короткого замыкания, обрыва, изменения но минала или энергетического режима, утечки т о ка или тепла, а также при выходе из строя отдельных э лементов (ИС, резисторов, транзист о ров и т.п.). В пассивном тепловом контроле при обнаружении активных дефектов (рис.2) т е м пература объекта всле дствие определённых технологических или функциональных пр и чин превышает температуру окружа ющей среды, и обнаружение дефекта возможно из-за инт е грального различия теплофизическ их характеристик в месте дефекта и вне его. Как прав и ло, в этом случае более эффективен динамический режим контроля, поскольку при статич е ском режиме значительны эффекты р астекания тепла вокруг дефекта. Рис. 2. Модель пассивн ого теплового контроля активных дефектов: 1 - контролируемый объект; 2 - дефект; XY - плоскость поверхности объекта; А и Б - т очки п о верхности объект а Оптическая пирометрия Любое тело с температурой, отличной от абсолютного нуля, является источником те п лового излучения, обусловленного энергетическими перехода ми электронов и вращательно-колебательным движением молекул. При анализе излучения различных объектов используют понятие абсолютно чёрного тела (АЧТ), или идеального излучателя, который обладает способно стью только излучать собственную энергию или поглощать ее из окружающе го пространства. Отражать или пр о пускать электромагнитную энергию АЧТ не способно. Спектраль ное распределение плотн о сти излучения АЧТ r я (T) было впервые в общей форме описано Планком на основе квантов о механических представл ений о дискретном характере электромагнитного излучения: , где я - длина волны, T - абсолютная темп ература , C 1 , C 2 - пирометрич е ские постоянные C 1 = 3,7415*10 -16 Вт*м 2 ; C 2 = 1,4388*10 -2 м*K . Если член exp(C 2 / я T)> >1, то формула Планка приводится в выраж е ние , которое изв естно как закон излучения Вина. При я T< 3000 мкм*K эта формула даёт п о грешность в пределах 1%. При больших значениях я T формула Планка может быть преобразована в ф о р мулу Рэлея-Джинса: . При я T >7,8*10 мк м*K погрешность расчётов по этой фо р муле не более 1%. На графиках спектральной плотности излучения АЧТ ( рис. 3) можно видеть, что ув е личение температуры приводит не только к увеличению спектральной плот ности излучения r я , но и сопровож дается изменением спектрального состава излучения. Смещение максимума спектральной плотности в область более коротких длин волн происходит с огласно закону смещения Вина: я maxT = 2898 мкм*K, где я max - длина волны, на которой наблюдается мак симум излучения. Интегрируя формулу Планка в пределах от я =0 до я = я , получим выражение для су м марной по спектру плотности излучения АЧТ (закон Ст ефана-Больцмана): R(T) = я T 4 Вт/м , где я =5,67*10 Вт/м*K - пос тоянная Стефана-Больцмана . Рис. 3. Спектры излуче ния АЧТ АЧТ - научная абстракция, в природе такое тело не существует. Для реальных же тел описа нные выше законы излучения не применимы, так как распределения плотност ей изл у чения по спектру у реальных тел и у АЧТ различны. Особенно это характерно для газов, к о торые излучают в сравнительно узких полосах спектра. Однако у большинства твёрдых тел с шероховатыми п оверхностями, особенно у диэлектриков и окислов металлов, полупрово д ников, распределение энерги и по спектру имеет такой же характер, как и у АЧТ. Такие тела называют серы ми. Они характеризуются тем, что отношение спектральных плотностей изл у чения этих тел к спектра льной плотности излучения АЧТ при той же температуре, называ е мое коэффициентом излучения (или и злучательной способностью), не зависит от длины во л ны. Строго говоря, серых тел в природе не существует. Так, например, у многих металлов коэффициент излучения значительно уменьшается при увеличении длины волны, а у диэле ктриков, наоборот, увелич и вается. Но в ограниченных спектральных диапазонах многие тел а с достаточной точностью мо ж но считать серыми. Введение понятия «серого тела» расширяет возможности практического ис пользования закона Стефана-Больцмана, который для серого излучателя пр инимает вид R(T) = я 0 я T 4 , . Коэффициент излучения является безразмерным и ха рактеризует долю суммарного по спектру излучения данного материала по отношению к излучению АЧТ при той же темпер а туре. Если рассматривают не суммарное излучение, а и злучение в узкой области спектра, то коэ ф фициент излучения называют спектральным и обозначают яя . Закон излучения Планка с учётом спе к трального коэффициента излучения запишется в виде: . Для АЧТ яя = я 0=1 ; для серого тела яя = я 0<1. Одним из основных законов теплового излучения я в ляется закон Киргоффа яя = яя , где я я - коэффициент поглощения излучения. Из этого закона следует, что любое тело излучает в тех участках спектра, г де оно интенсивно поглощает. Все реальные физические тела характеризуются также коэффициентом отра жения яяя и коэффициентом пропускания яя . В общем случае для тела, частично пропускающего и о т ражающего излучение, яя + яя + яя = 1 . В задачах теплового НК для непрозрачных тел ( яя =0) можно считать, что яя = яя =1- яя . Последнее соотношение часто используется в оптич еской пирометрии для определения поправки к измеряемой температуре ил и компенсации влияния коэффициента излучения я на измеряемую температуру. В пирометрии обычно пользуются тремя условными температурами, отличаю щимися между собой и от истинной температуры тела на величину поправки, зависящую от излуч а тель ной способности этого тела. Радиационная температура (или температура полного излучения) измеряет ся р а диационным пиромет ром, у которого преобразователь излучения в электрический сигнал чувст вителен в широком диапазоне спектра. Сигнал на выходе этого преобразова теля оп и сывается законо м Стефана-Больцмана. При этом, радиационной температурой считается т а кая температура реально го объекта, которая равна радиационной температуре АЧТ, обладающего т а кой же плотностью излуче ния, как и реальный объект. Вывод: так как коэффициент по лного излучения реальных объектов я я 0 всегда <1 , то и радиационная температура реал ьных объектов T р всегда меньше и х истинной температуры < T и яя Т.е., если измеряется температ ура реального объекта радиационным пирометром, прокали б рованным по эталонному излучению АЧТ, то результат измерения нужно несколько увеличить, чтобы правильно о ценить истинную температуру исследуемого реального объе к та. Поправочный коэффициент, на кот орый нужно умножить результат измерения радиационной те м пературы, равен . Яркостная температура измеряется пирометром излучения в очень узкой п олосе спектра с эффективной длиной волны я ЭФ и тоже всегда меньше и стинной температуры р е а льного объекта. Электрический сигнал на выходе этого пирометра описыва ется законом Пла н ка. Цветовая температура (или температура спектральн ых отношений) определяе т ся по результату отношения спектральных плотностей излучения объекта для различных длин волн. Т.е. это такая температура АЧТ, при которой отноше ние спектральных плотн о стей излучения АЧТ на двух участках спектра с эффективными длинами вол я 1 и я 2 равно отношению спектральных плотностей излучени я реального объекта на этих же участках спектра. Соотношение между цветовой и истинной температурами записывается в сл едующем виде: , где L = я 1 я 2 /( я 1 - я 2 ). Из последнего выражения видно, что соотношение меж ду T цв и T и мо жет быть различным и зависит от соотношения между яяя и яяя . В частн о сти, если яяя > яяя (как у мет аллов), то T цв> T И, если же яяя < яяя ( как у диэлектриков ), то T ц в< T И ( эт о справе д ливо при я 2 > я 1 , когда L <0). Для серых объектов, когда яяя = яяя , T цв= T И - это является главным преимуществом и з мерения цветовой темп ературы серых объектов по их оптическому излучению, а также мн о гих не серых объектов, спектральны й коэффициент излучения которых мало изменяется в диапазоне спектра, в к отором производятся измерения. Приб оры теплового контроля Тепловой контроль согласно ГОСТ 23483-79 основан на взаи модействии теплового поля объекта с термометрическими чувствительным и элементами (термопарой, фотоприёмн и ком, жидкокристаллическим термоиндикатором и т.д.) и преоб разовании параметров поля (интенсивности, температурного градиента и д р.) в п а раметры электричес кого или другого сигнала и передаче его на регистрирующий прибор. В зависимости от способа измерения темп е ратуры контролируемых объектов с помощью термочувств ительных элементов методы и приб о ры теплового контроля разделяют на два класса: контактные и б есконтактные (табл. 2). Наиболее распространёнными в настоящее время контактными измерителям и температуры, используемыми при оценке тепловых п о лей, являются: термопары, металличе ские и полупроводниковые сопротивления, термоинд и каторы. Термопарами можно измерить температуру лишь в относительно небольшом количес т ве заранее выбр анных точек, и, следовательно, трудно определить области перегрева и л о кальные зоны резкого изм енения тепловых потоков. При измерении температуры микром и ниатюрных электронных компоненто в устройства, служащие для осуществления теплового контакта термоприё мника с контролируемым микрообъектом, могут сильно исказить его т е пловое поле вследствие отто ка тепла по термоэлектронам. Термопары и термосопротивления обладают з начительной тепловой инерцией, приводящей к появлению динамической п о грешности (при измерении быстроменяющихся тепловых полей). Несовершенство контак т ных методов и трудности реализаци и этих методов для ряда задач сделали необходимым развитие методов беск онтактного измерения параметров тепловых полей. Методы беско н тактного измерения температур ы тел по их тепловому излучению называют методами пир о метрии излучения. Средства измере ний температуры тел по тепловому излучению принято называть пирометра ми излучения (рис.5 - 8). Пирометры применяются для измерения температур в оч ень широком температурном интервале - от отрицательных температур (-40оС) д о 6000оС и выше (рис.9). Рис. 5. Схемы яркостного визуального пирометра с исч езающей нитью Рис. 6. Схема яркостного фотоэлектрического пирометра АПИР-С Рис. 7. Схема пирометра спе к тральных отношений В современной практике теплового контроля кроме пирометров излучения, позволя ю щих измерять те мпературу в какой-либо одной точке контролируемого объекта, использую т ся приборы, позволяющие исследовать тепловые распределения одновременно по всей п о верхности этого объекта. Такие при боры называют тепловизорами. В основе работы всех приборов бесконтактн ой пирометрии лежат законы теплового излучения. Рис. 9. Диапазон температур, регистрируемых контакт ными и бесконтактными приборами те п лового контроля ЛИТЕРАТУРА 1. Давыдов П. С. Техническая диагностика радиоэлектро нных устройств и систем. - М.:Радио и связь, 2000. - 256 с. 2. Ермолов И.Н., Останин Ю.Я. Методы и средства неразрушающего контроля каче ства: Учеб. пособие для инженерно-техн. спец. вузов.-М.: Высшая шк о ла, 2002. - 368 с. 3. Технические средства диагностирования: Справочник / Под общ. ред. В.В.Клю ева. - М.: Машиностроение, 2005. - 672 с. 4. Приборы для неразрушающего контрол я материалов и изделий. - Справоч ник. В 2-х кн./ Под ред. В.В.Клюева - М.: Машиност роение, 2006. 5. Ж.Госсорг. Инфракрасная термография. Основы, техника , применение: Пер. с франц. – М. Мир, 2005. – 416 с.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Большинство людей, отправляющих SMS на короткий номер, чтобы узнать, что их ждёт - любовь, секс или развод, узнают ещё одно значение слова "развод".
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "«Тепловые методы НК»", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru