Повышение точности измерения коэффициента температуропроводности материалов с применением метода регулярного режима третьего рода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат наук Любимова, Дарья Александровна

• Любимова, Дарья Александровна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Любимова, Дарья Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ РЕГУЛЯРНОГО РЕЖИМА ТРЕТЬЕГО РОДА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

1.1 Классификация методов регулярного режима третьего рода

1.2. Средства измерения для реализации методов регулярного режима третьего рода

Выводы

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА РЕГУЛЯРНОГО РЕЖИМА ТРЕТЬЕГО РОДА

2.1. Математическое описание установившихся гармонических колебаний в полуограниченном плоском образце

2.2. Основные характеристики температурного поля в полуограниченном образце при регулярном режиме третьего рода

2.3 Вычисление коэффициента температуропроводности по отношению амплитуд гармонических колебаний, измеренных в двух точках образца

2.4. Определение коэффициента температуропроводности материала по разности фаз гармонических колебаний температур, измеренных в двух точках образца

2.5. Основы методики введения поправок на систематические погрешности измерения теплофизических свойств веществ

Выводы

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Постановка и решение математических задач минимизации погрешностей измерений

3.2. Теоретические основы выбора оптимальных режимных эксперимента по определению коэффициента температуропроводности методом регулярного режима третьего рода и конструкционных размеров измерительного устройства

3.3. Анализ источников погрешностей измерения теплофизических свойств материалов с применением разработанного метода периодического нагрева

Выводы

4. КОНСТРУКЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА И УСТАНОВКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ПЕРИОДИЧЕСКОГО НАГРЕВА

4.1. Физическая модель измерительного устройства

4.2. Схема измерительной установки

4.3. Методика выполнения измерений

4.4 Экспериментальная оценка неопределенности измерений

4.5 Результаты измерений теплофизических свойств растительных тканей картофеля

4.6 Результаты измерений коэффициента температуропроводности ЦСП

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Описание подпрограммы конфигурации канала управления тепловым воздействием на исследуемый образец (TERM2.vi)

Приложение Б. Описание подпрограммы регистрации температуры в двух

точках исследуемого образца (ТБЯМ2.у1)

Приложение В. Описание программы управления и обработки

экспериментальных данных

Приложение Г. Акты об использовании результатов диссертационной

работы

Приложение Д. Результаты интеллектуальной деятельности, полученные в ходе выполнения диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение точности измерения коэффициента температуропроводности материалов с применением метода регулярного режима третьего рода»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Измерения теплофизических свойств (ТФС), в том числе и коэффициента температуропроводности веществ, материалов и изделий необходимо проводить для подтверждения соответствия показателей качества теплоизоляционных материалов, для оптимального проектирования технологических процессов и теплоограждающих конструкций оборудования, зданий и сооружений [1], а также для выбора рациональных режимов технологических процессов, в том числе процессов теплового неразрушающего контроля [2, 65-74], когда значения параметров этих режимов определяются в ходе математического моделирования температурных полей в объекте контроля, а в качестве параметров моделей применяются теплофизические свойства материала объекта, найденные по справочным данным или экспериментально. При этом достижение поставленных целей прямо зависит от точности измерения ТФС.

Наибольшую точность измерения теплопроводности материалов обеспечивают стационарные методы измерения, однако для определения важнейшей теп-лофизической характеристики материалов - коэффициента температуропроводности, определяющего процессы теплопередачи в динамике, стационарный тепловой режим не позволяет обеспечить необходимый объем измерительной информации.

Перспективным направлением в области измерения ТФС, особенно для экспериментального определения значения коэффициента температуропроводности, является использование методов регулярного режима третьего рода (метод периодического нагрева или метод температурных волн) [2, 4]. В большинстве случаев в основе этих методов используют упрощенные математические модели, что влечет за собой, с одной стороны, возможность применения несложных расчетных зависимостей, но с другой стороны, появление значительных погрешно-

стей. Однако эти погрешности можно уменьшить за счет выбора режимных параметров эксперимента по определению искомой теплофизической характеристики материала, что является актуальной задачей.

Степень разработанности темы исследования. Метод регулярного режима режима третьего рода берет начало своего развития со второй половины 19 века, когда шведский физик А. Й. Ангстрем предложил измерять коэффициент температуропроводности металлов по времени запаздывания колебаний температуры, распространяемых вдоль металлического стержня. После Ангстрема развитием данного метода занимались многие ученые как в России, так и за рубежом. Наибольший вклад в развитие данного метода внесли известные советские и российские ученые Л. П. Филиппов, С.Н. Кравчун, А.А. Липаев, А.Д. Ивлиев и др. В настоящее время он широко используется для определения теплофизических свойств твёрдых тел, образцы которых являются массивными (полуограниченными в тепловом смысле) или в виде тонких пленок толщиной несколько нанометров. На основе данного метода создаются и развиваются новые направления теплового неразрушающего контроля, позволяющие определять и регистрировать подповерхностные нарушения структуры. Погрешность измерения коэффициента температуропроводности в некоторых случаях является довольно высокой (не более 5 %), однако она достигается за счет применения высокоточных и дорогих средств измерения, а также средств задания тепловых воздействий, что негативно сказывается на эффективности измерения в целом.

Цель и задачи работы заключаются в повышении точности средств измерения, использующих в основе своего принципа действия метод регулярного режима третьего рода.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: 1) разработать метод определения коэффициента температуропроводности материалов, позволяющий обеспечить снижение погрешности измерения;

2) провести анализ источников погрешности с целью определения наиболее значимых из них и поиска методов уменьшения их влияния на результат измерения;

3) определить режимы экспериментального определения, обеспечивающие достижение заданной точности измерения;

4) разработать алгоритм и программное обеспечение для реализации методики измерения;

5) подтвердить снижение погрешности измерения путем проведения калибровки на образцах, имеющие известные теплофизические свойства;

6) провести измерения коэффициента температуропроводности материалов, необходимого для определения оптимальных режимов теплового контроля веществ.

Научная новизна. Научной новизной диссертации является:

- разработан метод измерения коэффициента температуропроводности материалов, отличающийся тем, что путем изменения периода импульсов теплового потока, генерируемых элементом Пельтье, подбирают такой режим работы измерительного устройства, при котором значение отношения у времени запаздывания колебаний температуры в двух точках образца, отстоящих на известном расстоянии х друг от друга, к периоду колебаний находилось в интервале у=0,16±0,01;

- разработана методика выполнения измерений коэффициента температуропроводности, отличающаяся тем, что перед началом активной стадии измерений по ожидаемому значению коэффициента температуропроводности и значению толщины слоя материала между чувствительными элементами термопреобразователей определяется и задается период т0 колебаний температуры, а после выхода теплового процесса в образце на регулярный режим в случае если 0,17< у<0,15, используя рассчитанное значение коэффициента температуропроводности, уточ-

няется период т0 до тех пор, пока значение отношения у не войдет в интервал 0,15 < у<0,17;

- получены новые экспериментальные данные - значения коэффициента температуропроводности для многослойного графена.

Теоретическая значимость работы. Результаты диссертационной работы развивают и дополняют теорию методов регулярного режима третьего рода в области измерения коэффициента температуропроводности твердых теплоизоляционных материалов. В диссертации теоретически обоснована методика повышения точности средств измерения, в основе принципа действия которых лежит рассматриваемый метод. На основе инструментов управления качеством выявлены причины появления погрешности, а также рассмотрены методы уменьшения влияния источников погрешностей.

Практическая значимость работы. В работе предложена измерительная установка и программное обеспечение, позволяющие реализовать предложенную методику повышения точности измерения коэффициента температуропроводности материалов. С применением данной установки получены экспериментальные данные, позволившие определить коэффициент температуропроводности многослойного графена различной влажности, плит ЦСП, а также растительных тканей картофеля, содержащие дефекты, полученные в результате фитозаболеваний.

Методология и методы исследования. Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на аналитической теории теплопереноса, математической физике, математическом моделировании, классической теории метрологии и математической статистике.

Положения, выносимые на защиту:

- установлено, что для реализованного варианта метода регулярного режима 3-го рода существует область значений отношения времени запаздывания колебаний температуры в двух точках образца с известным расстоянием между ними к периоду колебаний, при которых погрешность измерения коэффициента температуропроводности становится минимальной;

- выделены и охарактеризованы этапы экспериментального определения коэффициента температуропроводности материалов, предусматривающие достижение отношения времени запаздывания колебаний температуры в двух точках исследуемого образца с известным расстоянием между ними к периоду колебаний равным значению в диапазоне (0,15...0,17);

- выполненные исследования показали, что уменьшение влагосодержания многослойного графена повышает значение его коэффициента температуропроводности, а информация об этом коэффициенте для растительных тканей картофеля различного качества позволяет рассчитать режимные параметры теплового бесконтактного неразрушающего контроля, при которых может быть обеспечен уверенно обнаруживаемый температурный контраст между здоровыми и дефектными участками поверхности картофеля.

Степень достоверности и апробация результатов исследования.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью поставленных задач, обоснованностью применения теоретических зависимостей и использованных допущений, а также проведенной калибровкой измерительной установки на образцах материалов, имеющих известные теплофизические свойства.

Основные положения диссертации докладывались на следующих национальных и международных конференциях: VI международная конференция «Современные методы прикладной математики, теории управления и компьютерных технологий (ПМТУКТ-2013), (г. Воронеж, 2013 г.); XXI Международная студенческая школа-семинар МИЭМ НИУ ВШЭ, (г. Москва, 2013 г.); XXVI Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях -ММТТ», (Тамбов, 2014 г.); Шестая Российская национальная конференция по теплообмену, РНКТ-6, (г. Москва, 2014 г.); XIV Российская конференция по тепло-физическим свойствам веществ, (г. Казань, 2014 г.); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Наука и практика в управлении качеством, метрологии и сертификации», (г. Москва, 2014 г.); III

Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ» (г. Санкт-Петербург, 2015 г.); XVIII Международный Симпозиум "МЕТРОЛОГИЯ И

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 2018" (г. Созополь, Болгария, 2018 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 23 работы, из них 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК, 5 - в изданиях, цитируемых в базах данных Scopus и Web of Sciences.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка литературы и 5 приложений. Объем составляет 125 страницы, в них 24 рисунка и 7 таблиц.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ РЕГУЛЯРНОГО РЕЖИМА ТРЕТЬЕГО РОДА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

Метод регулярного режима третьего рода изначально носил название метода температурной волны и был предложен Ангстремом [ 5] для определения коэффициента температуропроводности металлов по времени запаздывания гармонических тепловых колебаний, распространяющихся вдоль металлического стержня между двумя выбранными точками, имеющих известные координаты. Идея методики Ангстрема лежит в основе большинства методов температурных волн, используемых и в настоящее время. Она привлекательна в первую очередь тем, что время, а также интервалы времени относятся к тем физическим величинам, которые человек научился измерять очень точно. Абсолютная погрешность измерения временных периодов с применением рабочих средств измерения составляет не более 10-5 с, а эталонов - 10-15 с [60].

После Ангстрема развитием метода регулярного режима третьего рода для исследования теплофизических свойств материалов занимались многие ученые. Со времени опубликования работы Л. П. Филиппова «Измерения теплофизических свойств веществ методом периодического нагрева» [6] метод получил дальнейшее развитие. Если ранее этот метод использовался в основном для измерения комплекса ТФС газов и жидкостей при различных температурах и давлениях, то в настоящее время он превратился в метод исследования веществ в различных агрегатных состояниях [7].

Метод регулярного режима третьего рода широко используется для определения теплофизических свойств твёрдых тел, образцы которых являются массивными (полуограниченными в тепловом смысле) или в виде тонких пленок толщиной несколько нанометров. На основе данного метода создаются и развиваются новые направления теплового неразрушающего контроля, позволяющие определять и регистрировать подповерхностные нарушения структуры. [8].

Одной из уникальных возможностей метода является возможность регистрации нелинейных эффектов по появлению дополнительных гармоник в спектре колебаний температур, что открывает новые возможности в использовании данного метода в дефектоскопии.

Большой вклад в развитие метода регулярного режима третьего рода внесли известные ученые: Кравчун С.Н. и Липаев А.А. [7-12, 15, 21]

На основании анализа научно-технической литературы можно сделать вывод, что в зависимости от формы объекта исследования. а также конфигурации температурных волн методы периодического нагрева можно разделить на следующие разновидности:

1) метод, основанный на создании температурных волн, распространяющихся вдоль оси тонкого и полуораниченного по длине стержня (продольные или осевые температурные волны);

2) метод, основанный на создании плоских волн которые распространяются в полуограниченном теле;

3) метод, при котором распространяются плоские температурные волны в неограниченных пластинах;

4) метод, основанный на создании температурных волн, которые распространяются вдоль радиусов (радиальные или цилиндрические температурные волны);

5) метод, основанный на создании температурных волн в системе контактирующих тел, являющийся комбинацией из предыдущих. При этом в систему входят как исследуемые тела, так и эталоны (сравнительные методы измерения или методы стыка с эталоном).

C практической точки зрения интерес представляют работы, в которых рассматривается применение метода температурных колебаний для измерения характеристик теплопереноса в жидкости при ее течении в капиллярах и других каналах. В публикациях [8-10] температурные волны создавали в жидкости при ее фильтрации через капилляры горных пород, причем направления движения волны

были как вдоль, так и против течения жидкости. В работах [11, 12] представлены результаты применения метода температурных волн для определения теплопроводности жидкости, обтекающей проволоку, нагреваемую переменным током. При этом ось проволоки совпадала с направлением течения жидкости. При постепенном увеличении скорости потока наблюдалось сначала возрастание, а затем снижение амплитуды колебаний температуры проволоки, что может говорить о снижении теплопроводности жидкости при малых скоростях сдвига за счет ориентирования макромолекул жидкости. Однако это утверждение требует более тщательной экспериментальной проверки и теоретического обоснования.

Как показали исследования, для материалов в жидкой и твердой фазе характерна зависимость длины затухания температурной волны от ее частоты. При этом, чем больше частота, тем меньше требуется толщина слоя материала, обеспечивающего полное затухание температурной волны. Для частоты 40 Гц достаточно примерно 30 мкм толщины слоя жидкости в широком диапазоне их состояний, а для частоты 1 Гц требуется слой толщиной около 100 мкм.

Таким образом, достоинством метода периодических колебаний является возможность определения теплофизических характеристик тонкого слоя материала (тонких пленок), а также то, что для исследования не требуется изготавливать образцы большого объема. Минимальный объем образца не превышает 1 мм [7]. Это обстоятельство, с одной стороны, позволяет исследовать вещества, синтезируемые в малых объемах, а с другой, уменьшает габариты средств измерения, что в свою очередь способствует резкому сокращению длительности подготовительной и активной стадий теплофизического эксперимента и обеспечению возможности определять теплофизические характеристики (прежде всего теплоемкости) образцов при высоких давлениях.

Малая длина затухания температурной волны обеспечивает также снижение влияния радиационного и конвективного переноса тепловой энергии на погрешность измерения молекулярной теплопроводности жидких материалов [12].

Таким образом, можно сделать вывод, что метод периодического нагрева позволяет значительно уменьшить погрешности измерения за счет исключения радиационного и конвективного (при исследовании жидкостей и газов) теплопе-реноса в широком диапазоне температур и давлений, при этом верхний предел погрешности измерения теплофизических характеристик в некоторых случаях может составлять 3 %, что сопоставимо погрешностями, обеспечивающих средствами измерения лучших мировых производителей.

1.1 Классификация методов регулярного режима третьего рода

Методы регулярного режима третьего рода (методы периодического нагрева) возможно использовать для объектов, имеющих различные размеры и конфигурацию, находящихся как жидкой, так и в твердой фазах. Исходя из этого, а также принимая во внимание анализ научно-технической литературы [21-27], методы периодического нагрева можно классифицировать по следующим признакам, обозначенным на Рисунке 1.1.

Методы периодического нагрева (температурных волн)

По виду

температурных

волн

Плоские

Продольные (осевые)

Радиальные (цилиндрические)

Рисунок 1.1 - Классификация методов периодического нагрева [21 - 27]

Классификация по способу задания температурной волны. Периодическое тепловое воздействие на исследуемый образец можно создать за счет использования энергии потока электронов, электромагнитного излучения различных частот, а также энергии обратного термоэлектрического эффекта (эффекта Пельтье).

При использовании энергии электронов, бомбардирующих объект контроля, источник электронов и исследуемый образец образуют единую систему [17]. Достоинство данного способа заключается в простоте его реализации и возможности управления энергией электронного потока, а значит, и средней температурой образца. Недостатком данного метода является то, что он применим только для измерения теплофизических свойств материалов, являющихся проводниками

Электронный

Радиационный

Фототермический

Термоэлектрический

Лазерный

По виду

математической

модели

Линейный

температурный

режим

Нелинейный

температурный

режим

1 >

Зондовые методы Незондовые методы

электрического тока [17]. Кроме того, при высоких температурах происходит сублимация образца, так как необходимо работать в вакууме.

В случае создания температурных волн за счет энергии электромагнитного излучения, изменяющейся по периодическому закону, можно измерять теплофи-зические свойства как проводников, так и диэлектриков [17], а сублимации образца можно избежать за счёт заполнения рабочей среды инертным газом. Недоста-ком данного метода является необходимость знания степени черноты поверхности объекта в случае, если измерению подлежит коэффициент теплопроводности материала. Для косвенного измерения коэффициента температуропроводности материала информация об оптических свойствах поверхности исследуемого образца не требуется. Достоинством данного метода является возможность использования термоэлектрических преобразователей для измерения и регистрации с высокой точностью частоты и амплитуды температурных колебаний, что необходимо знать при расчете теплофизических характеристик исследуемых материалов.

Частным случаем метода возбуждения температурных волн за счет электромагнитного излучения является фототермический метод, один из многочисленных примеров реализации которого показан в работе [17]. Рассматриваемый в работе метод предусматривает периодический нагрев образца за счет энергии светового излучения, модулированного по силе света. При этом излучение частично поглощается окружающей средой. Для регистрации теплового потока и температуры при высоких частотах модуляции могут использоваться как охлаждаемые, так и неохлаждаемые болометры. Современные средства измерения подобного типа имеют разрешение в несколько сотых долей градуса Цельсия.

Эффективным средством для создания температурных волн является термоэлектрический метод, основанный на применении элемента Пельтье [18-20]. С его помощью можно как нагревать, так и охлаждать исследуемый материал и, таким образом, эффективно задавать периодическое температурное воздействие на образец. Термоэлектрический материал, из которого изготавливается элемент Пельтье - сплав из разнородных металлов, имеющий в своем составе необходи-

мые примеси, позволяющие создать материал с ориентированной кристаллической решеткой, обеспечивающей максимально высокую теплопроводность, а керамические пластины позволяют получить надежную электрическую изоляцию . Элемент Пельтье может эксплуатироваться при температурах от минус 150 до + 80 °С [18], а его применение позволят исследовать ТФС образцов малого объёма твёрдых и сыпучих материалов. Существует возможность его применения для измерения теплофизических характеристик жидкостей.

Достоинством элемента Пельтье являются простота конструкции и компактность, надежность и экологичность, а также бесшумность. Он является прекрасной альтернативой жидкостным термостатам и к тому же даёт возможность термостатирования при температурах ниже температуры окружающей среды.

К недостаткам элемента Пельтье относится высокая потребляемая мощность, требующаяся для достижения разности температур более 10 °С. Для получения более высокой и стабильной во времени разности температур необходимо отводить тепло от нагревающейся стороны при помощи радиатора и вентилятора или жидкостных теплообменников.

В последнее время источники лазерного излучения, имеющие мощность (от 3 Вт) достаточную для нагрева массивных образцов, стали более доступными и распространенными. Применение лазерного излучения в методе регулярного режима третьего рода (особенно в диапазоне низких и средних температур) для создания температурных колебаний в исследуемом образце является эффективным методом. Для регистрации характеристик температурных колебаний, вызванных энергией лазерного излучения, возможно применение как термэлектрических, так и фотоэлектрических преобразователей в составе пирометров и тепловизоров [16]. Один из основных недостатков применения лазера - нестабильность выходной мощности при создании излучения, мощность которого изменяется по периодическому закону, однако для измерения коэффициента температуропроводности это не имеет особого значения. Для периодического изменения энергии лазерного излучения применяют сложные конструкции за счёт использования механических

модуляторов (прерывателей) [16], однако есть возможность изменения мощности по гармоническому закону за счет использования управляемых блоков питания. Недостатком лазерного метода возбуждения температурных волн является так же необходимость использования дополнительного нагревателя для управления средней температурой образца [16].

Классификация по виду температурных волн. В зависимости от формы исследуемых тел и конфигурации температурных колебаний выделяются следующие основные разновидности методов регулярного режима третьего рода [21]:

- методы плоских температурных волн, распространяющихся в плоских телах при нагреве одной из её сторон источником тепла с периодически изменяющейся мощностью;

- методы продольных или осевых температурных волн для тонкого полуограниченного неизолированного стержня, в котором температурные волны распространяются вдоль оси. При этом, в отличие от плоских температурных волн, появляется тепловой поток в поперечном к оси направлению, что необходимо учитывать.

- методы радиальных или цилиндрических температурных волн для цилиндров, в которых температурные волны распространяются вдоль радиусов. Методы цилиндрических температурных волн удобны для исследований при высоких давлениях и температурах [22]. Для представленного случая характерны низкие потери тепла, что является преимуществом по отношению к остальным методам

Классификация по виду математической модели. Методы регулярного режима третьего рода могут использоваться в линейном и нелинейном тепловом режиме. Во втором случае возникают методические погрешности за счет зависимости теплофизических характеристик большинства исследуемых материалов от температуры. Кроме этого, эти методы можно разделить на зондовые и незондо-вые [21].

В зондовых методах нагреватель одновременно выполняет функцию термопреобразователя. В этом случае измерительное устройство будет более простым

по устройству, но возникают трудности калибровки датчика температуры. В не-зондовых методах функции измерения температуры и нагрева осуществляются разными устройствами, которые пространственно разделены, но находятся в одной плоскости.

1.2 Средства измерения для реализации методов регулярного режима

третьего рода

Среди существующих в настоящее время и описанных в литературе способов и средств измерения теплофизических характеристик методами температурных волн можно выделить указанные ниже примеры.

Так, в известной статье А. Д. Ивлиева [23] рассматриваются измерительные установки, реализующие метод температурных волн (метод регулярного режима третьего рода) с помощью модулированного лазерного излучения и электронного потока.

В работе [23] представлено средство измерения, в котором температурная волна в исследуемом образце возбуждается переменной во времени энергией потока электронов. Такой метод нагрева интересен тем, что позволяет легко изменять мощность нагрева на сколь угодно малую величину. В установке используется энергия электронного потока, которая управляется двумя сигналами. При этом, во-первых, мощность электронного потока непрерывно возрастает во времени, благодаря чему плавно повышается средняя температура образца. Во -вторых, мощность модулируется по синусоидальному закону, благодаря чему в образце возбуждается гармоническая температурная волна. Такой тепловой поток позволяет организовать измерения в достаточно короткое время [23], что позволяет свести к минимуму влияние сублимации образца при высоких температурах на точность измерения теплофизических характеристик. По мнению авторов [16], та-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Любимова, Дарья Александровна, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Moghbel, F. Thermal properties of compost biocover subjected to freeze-thaw cycles" / F. Moghbel, M. Fall // Journal of Cold Regions Engineering. - 2018. - vol. 32, no. 3.

2. Пономарев, С. В. Теоретические и практические основы теплофизических измерений: под ред. С. В. Пономарева / С. В. Пономарев, С. В. Мищенко, А. Г. Дивин, В. А. Вертоградский, А. А. Чуриков. - Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 408 с.

3. Шашков, А. Г. Методы определения теплопроводности и температуропроводности / А. Г. Шашков и др. - Москва: Энергия, 1973. - 336 с.

4. Пономарев, С. В. К вопросу о выборе оптимальных режимных параметров процесса измерения коэффициента температуропроводности теплоизоляционных материалов методом регулярного режима третьего рода / С. В. Пономарев, Д. А. Дивина, А. С. Щекочихин // Измерительная техника. - 2012. - № 1. - С. 47 -49.

5. Angstrem, A. J. Neue Methode das Warmeleiltungs-vermogen der Korper zu bestimmen / A. J. Angstrem // Ann.d. Physik. - 1881. - Bd. 14. - S.513.

6. Филиппов, Л. П. Измерения теплофизических свойств веществ методом периодического нагрева / Л. П. Филиппов. - Москва: Энергоатомизд., 1984. - 104 с.

7. Липаев, А.А. Применение метода периодического нагрева в экспериментальной теплофизике / A. A. Липаев // Материалы международной научно-технической конференции «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ». - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2010. - С. 182 -195.

8. Липаев, А. А. Теплофизические исследования в петрофизике / А. А. Ли-паев. - Казань: Изд-во КГУ, 1993. - 147 с.

9. Липаев, А. А. Метод температурных волн в системе контактирующих тел при исследовании фильтрующих, капиллярно-пористых сред / А. А. Липаев // Инженерно-физический журнал. - 1991. - Т. 61, № 2. - С. 335-336.

10. Липаев, А. А. Теплофизика горных пород нефтяных месторождений / А. А. Липаев, Р. С. Хисамов, В. А. Чугунов. - Москва: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. - 304 с.

11. Кравчун, С. Н. Исследование теплофизических свойств жидкостей методом периодического нагрева: дис. ... канд. физ-мат. наук: 01.04.15 / Кравчун Сергей Николаевич. - М., 1983. - 187 с.

12. Кравчун, С. Н. О возможности измерения теплофизических свойств жидкостей в потоках методом периодического нагрева / С. Н. Кравчун, А. С. Тлеубаев // Инженерно-физический журнал. - 1984. - Т. 46, №1. - С. 113 - 118.

13. Лаушкина, Л. А. Исследование теплопроводности и теплоемкости изомеров углеводородов и сложных эфиров: дис. ... канд. физ-мат. наук: 01.04.15 / Лаушкина Людмила Андрееевна. - М., 1984. - 149 с.

14. Багинский, А. В. Влияние терморадиации на теплопроводность тонких слоях серой среды / А. В. Багинский, А. А. Варченко. - В. кн.: Теплофизические свойства веществ и материалов (под ред. С. С. Кутателадзе). - Новосибирск: Институт теплофизики СО АН СССР, 1979. - С. 132 - 148.

15. Кравчун, С. Н. О радиационном переносе тепла в углеводородах / С. Н. Кравчун, Л. П. Филиппов. - В кн. : Тепло - и массообмен в химической технологии. - Казань, 1985. - С. 3 - 6.

16. Ивлиев, А. Д. Метод температурных волн в теплофизических исследованиях (анализ советского и российского опыта) / А. Д. Ивлиев // Теплофизика высоких температур. - 2009. - Т. 47, № 5. - С. 771 - 792.

17. Kazmierczak-Balata, A. Determination of Thermal-diffusivity Dependence on Temperature of Transparent Samples by Thermal Wave Method / A. Kazmierczak-Balata, J. Bodzenta, D.Trefon-Radziejewska // International Journal of Thermophysics -2010. - Vol. 31, № 1. -- P. 180 - 186.

18. Gonzalez-Mendizabal, D. P. A Thermal Conductivity Experimental Method Based on the Peltier Effect / D. Gonzalez-Mendizabal, D. P. Bortot, A. L. Lopez de Ramos // International Journal of Thermophysics. 1998. - Vol. 19, №4. — P. 1229 -1238.

19. Дивина, Д. А. Повышение точности определения теплофизических характеристик методом регулярного режима третьего рода / Д. А. Дивина, С. В. Пономарев, А. Г. Дивин // Сборник трудов II МНТК . - Санкт-Петербург: СПбГУ-НиПТ, 2012. - С. 105.

20. Пат. 2478939 Российская Федерация, МПК G01N 25/18. Способ измерения коэффициента температуропроводности теплоизоляционных материалов методом регулярного режима третьего рода / Пономарев С. В., Дивина Д. А., Шишкина Г. В.; заявитель и патентообладатель Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО ТГТУ). - № 2011141156/28; заявл. 10.10.2011; опубл. 10.04.2013; Бюл. № 10. - 7с.

21. Кравчун, С. Н. Метод периодического нагрева в экспериментальной теплофизике / С. Н. Кравчун, А. А. Липаев. - Казань: Казанский государственный университет, 2006. - 208 с.

22. Артюхина, Е. Л. Разработка полигармонического метода температурных волн и устройства для контроля температуропроводности твёрдых изотопных материалов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.11.13 / Артюхина Екатерина Леонидовна. - Тамбов, 2013. - 16 с.

23. Ивлиев, А. Д. Применение метода температурных волн для исследования теплофизических свойств конденсированных веществ / А. Д. Ивлиев // Материалы международной научно-технической конференции «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ». - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2010. - С. 65 - 75.

24. Кислицин, А. А. Основы теплофизики: Лекции и семинары / А. А. Кис-лицин. - Тюмень: Изд-во Тюменского гос. ун-та, 2002. - 152 с.

25. Осипова, В. А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена / В. А.Осипова. - Москва: Энергия, 1969. - 392 с.

26. Шорин, С. Н. Теплопередача / С. Н. Шорин. - Москва: Высш. шк., 1964.

- 490 с.

27. Харламов, А. Г. Измерение теплопроводности твёрдых тел / А. Г. Харламов. - Москва: Атомиздат, 1973. - 152 с.

28. Платунов, Е. С. Теплофизические измерения и приборы / Е. С. Платунов и др. - Ленинград : Машиностроение, 1986. - 256 с.

29. Цедерберг, Н. В. Теплопроводность газов и жидкостей / Н. В. Цедерберг.

- Москва-Ленинград: Госэнергоиздат, 1963. - 408 с.

30. Филиппов, Л. П. Исследование теплопроводности жидкостей / Л. П. Филиппов. - Москва: Изд-во МГУ, 1970. - 239 с.

31. Пономарев, С.В. Рекомендации по разработке методики введения поправок на систематические погрешности измерений теплофизических свойств веществ / С.В. Пономарев, А.Г. Дивин, П.В. Балабанов, А.В. Гуров, Д.А. Дивина, А.Е. Постникова // Метрология. - 2013. - №10, С. 38-47;

32. Пономарев, С. В. Управление качеством продукции. Инструменты и методы менеджмента качества: учебное пособие / С. В. Пономарев [и др.]. - Москва: РИА «Стандарты и качество», 2005. - 248 с.

33. Пономарев, С. В. Управление качеством процессов и продукции. Кн. 2: Инструменты и методы менеджмента качества процессов в производственной, коммерческой и образовательной сферах : учебное пособие / С. В. Пономарев [и др.] ; под ред. д-ра техн. наук. проф. С. В. Пономарева. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. - 212 с.

34. Мищенко, С. В. Использование методологии решения проблем, инструментов и методов менеджмента качества при выполнении научных исследований / С. В. Мищенко [и др.] // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2012. - № 1. - С. 6 - 18.

35. РМГ 29—2013. Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Государственная система обеспечения единства измерений. МЕТРОЛОГИЯ. Основные термины и определения. - Москва, Стандартинформ, 2014. - 56 с.

36. Зайдель, А. Н. Ошибки измерения физических величин / А. Н. Зайдель. -Ленинград: Наука, 1974. - 104 с.

37. Пономарев, С. В. Методика введения поправки в результаты измерения теплофизических свойств / С. В. Пономарев, А. Г. Дивин, Р. В. Романов // I научная конференция ТГТУ. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 1994. - С. 60-61.

38. Пономарев, С. В. Методы и устройства для измерения эффективных те-плофизических характеристик потоков технологических жидкостей : учебное пособие для вузов / С. В. Пономарев, С. В. Мищенко. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 1997. - 248 с.

39. Пономарев, С. В. Теоретические и практические аспекты теплофизиче-ских измерений: монография / С. В. Пономарев, С. В. Мищенко, А. Г. Дивин. - В 2 кн. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. - Кн. 1. - 204 с.

40. Пономарев, С. В. Теоретические и практические аспекты теплофизиче-ских измерений: монография. - В 2 кн. / С. В. Пономарев, С. В. Мищенко, А. Г. Ди-вин. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. - Кн. 2. - 216 с.

41. Беляев, П. С. Тепло- и массоперенос в полимерных материалах с пористой структурой. Методы и средства контроля / П. С. Беляев, С. В. Мищенко. -Москва: Машиностроение, 2000. - 284 с.

42. Мищенко, С. В. Разработка автоматизированной системы научных исследований и проектирования технологических процессов тепломассопереноса / С. В. Мищенко, С. В. Пономарев // Теоретические основы химической технологии. - 1994. - Т. 8, № 6. - С. 547 - 555.

43. Пономарев, С. В. Методы и устройства для измерения эффективных теплофизических характеристик потоков технологических жидкостей / С. В. Пономарев, С. В. Мищенко. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 1997. - 248 с.

44. Мочалин, С. Н. Математическая модель экспрессного метода измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых материалах / С. Н. Мочалин // Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством: материалы Шестой междунар. теплофизической школы в 2 ч. - Тамбов: Изд-во Тамб. госуд. техн. ун-та, 2007. - С. 160-161.

45. Беляев, М. П. Неразрушающий экспресс-контроль коэффициента диффузии полярных растворителей в тонких изделиях / М. П. Беляев, В. П. Беляев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2008. - Т. 14, № 1. - С. 41 - 47.

46. Пат. 2436066 Российская Федерация, МПК G01N 13/00. Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах / Пономарев С. В., Мочалин С. Н., Шишкина Г. В.; заявитель и патентообладатель Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО ТГТУ). - № 2010130744/28; заявл. 21.07.2010; опубл. 10.12.2011, Бюл. № 34. - 6 с: ил.

47. Платунов, Е. С. Теплофизические измерения и приборы / Е. С. Платунов, С. Е. Буравой, В. В. Курепин, Г. С. Петров. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. - 256 с.

48. Мочалин, С. Н. Выбор оптимальных условий измерения характеристик влагопереноса в тонколистовых капиллярно-пористых материалах методом «мгновенного» источника влаги / С. Н. Мочалин, И. Н. Исаева, С. В. Пономарев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2010. - Т. 16, № 3. - С. 533 - 545.

49. Пономарев, С. В. О выборе оптимальных условий измерения теплофи-зических свойств веществ методом мгновенного источника тепла / С. В. Пономарев, И. Н Исаева, С. Н. Мочалин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2010. - Т. 76, № 5. - С. 32 - 36.

50. Мочалин, С. Н. Измерение характеристик влагопереноса тонколистовых капиллярно-пористых материалов методом «мгновенного» источника влаги: мо-

нография / С. Н. Мочалин, С. В. Пономарев. - Москва: Изд-во «Спектр», 2010. -100 с.

51. Гуров, А. В. Выбор оптимальных условий измерения теплофизических свойств веществ методом плоского мгновенного источника тепла / А. В. Гуров, Г. А. Соседов, С. В. Пономарев // Измерительная техника. - 2012. - № 10. - С. 47 -49.

52. Мочалин, С. Н. Анализ источников погрешностей измерений характеристик переноса влаги в тонколистовых капиллярно-пористых материалах / С. Н. Мочалин // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. - 2010. - № 79(30). - С. 329 - 337.

53. Гуров, А. В. Анализ источников погрешностей измерения теплофизических свойств твёрдых теплоизоляционных материалов методом плоского «мгновенного» источника теплоты / А. В. Гуров, С. В. Пономарев // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. - 2013. - № 1(45). - С. 273 - 282.

54. Гуров, А. В. Экспериментальная установка для измерения теплофизиче-ских свойств теплоизоляционных материалов методом плоского «мгновенного» источника теплоты / А. В. Гуров // Метрология. - 2013. - № 4. - С. 16 - 24.

55. Гуров, А. В. Измерение теплофизических свойств теплоизоляционных материалов методом плоского «мгновенного» источника теплоты: монография /

A. В. Гуров, С. В. Пономарев ; под науч. ред. С. В. Пономарева. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2013. - 100 с.

56. Дивин, А. Г. Методы и средства для определения зависимости теплофи-зических характеристик жидких полимерных материалов от скорости сдвига и температуры / А. Г. Дивин: дис. ... д-ра техн. наук. - Тамбов, 2011. - 370 с.

57. Годовский, Ю. К. Теплофизические методы исследования полимеров / Ю. К. Годовский. - Москва: Химия, 1976.

58. Харитонов, В. В. Теплофизика полимеров и полимерных композиций /

B. В. Харитонов. - Минск: Высшая школа, 1983. 162 с.

59. Lyubimova, D. Increasing the Precision of Thermal Properties Measurement by the Periodic Heating Method / D. Lyubimova, A. Divin, S. Ponomarev // Chemical Engineering Transactions. - V. 39. - 2014. - P. 1315 - 1320.

60. Сигов, А. С. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник / А.С. Сигов, В.И. Нефедов, В.К. Битюков, Е.В. Самохина; Под ред. А.С. Сигов. - -3-е изд. - Москва : Форум, 2012. - 328 с.

61. Li, Tse-Chang The measuring technique developed to evaluate the thermal diffusivity of the multi-layered thin film specimens / Tse-Chang Li, Yang-Ru Li, Jen-Fin Lin // MATEC Web of Conferences. - 2017. - 123, 00026, doi:10.1051/matecconf/201712300026.

62. Ruffio, E. Signal noise ratio improvement technique for bulk thermal diffusivity measurement / Ruffio, E., C. Pradere, A. Sommier, J. -C Batsale, A. Kusiak, J. -L Battaglia // International Journal of Thermal Sciences. - 2018. - 129. - pp 385-395, doi:10.1016/j.ijthermalsci.2018.03.011.

63. Варгафтик, Н.Б. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов / Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П., Тарзиманов А.А., Тоцкий Е.Е.- М.: Энергоатом-издат, 1990.- 352 с.

64. User guide and specifications NI USB-9211/9211A URL [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ni.com/pdf/manuals/371566e.pdf (Дата обращения 01.08.2018).

65. Gromov, Yu. Yu Probabilistic model of allocation laws of experimental data in information systems / Yu. Yu. Gromov, Yu. V. Minin, O. G. Ivanova, A. G. Divin, H. L Majeed.//Journal of theoretical and applied information technology. - 2017. - Volume 95, No 22. - pp. 6003-6010.

66. Алексеев, В. В. Применение метода нечетких с-средних для анализа качества сельскохозяйственной продукции / Алексеев В.В., Громов Ю.Ю., Дивин А.Г., Лакомов Д.В. // Экологические системы и приборы. - 2017. - № 10. - С. 1220.

67. Divin, A. G. Thermal control of plant agricultural products / A. G. Divin, S. V. Ponomarev, A. A. Churikov, J. J. Gromov, D. A. Lyubimova // Conference proceedings of 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2017. -2017. - Vol. 17, Issue 61, pp. 1175-1182, DOI: 10.5593/sgem2017/61/S25.153.

68. Ponomarev, S. V. Optimization of measurements of the thermophysical parameters of heat-insulating materials by means of a linear pulse heat source / S. V. Ponomarev, V. O. Bulanova, A. G. Divin, E. V. Bulanov // Measurement Techniques. -2017. - No. 6, pp. 583-588.

69. Дивин, А.Г. Применение систем технического зрения в роботизированных комплексах для сортировки сельскохозяйственной продукции / А. Г. Дивин, С. В. Пономарев, А. А.Чуриков, Ю. Ю. Громов // Сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции. Орел: ОГУ имени И.С.Тургенева, 2017. -С. 8-9;

70. Пономарев, С.В. Применение математического моделирования и оптимизации при проектировании и модернизации методов и устройств для теплофизических измерений / С.В. Пономарев, А.Г. Дивин // IV Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства исследования тепло-физических свойств веществ». 17-18 мая 2017 г.: Материалы конференции. -СПб.: Университет ИТМО, 2017. - С. 13 - 14.

71. Дивин, А. Г. Тепловой контроль качества объектов растительного происхождения / А. А. Чуриков, А. Г. Дивин, А. С. Егоров, С. А. Мочалин // IV Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ»: Сборник трудов. - СПб.: Университет ИТМО, 2017.-С.141-151.

72. Ponomarev, S. V. Mathematical methods of metrology and optimization application in the design and modernization of techniques and devices for thermophysical measurements / S. V. Ponomarev, A. G. Divin // 27th International scientific symposium "Metrology and metrology assurance 2017". Proceedings of the symposium. -Sozopol: Technical University of Sofia - 2017. - pp. 112 - 114;

73. Балабанов, П.В. Повышение эффективности теплового контроля качества растительной сельскохозяйственной продукции / П. В. Балабанов, М. Г. Муравьева // Приборы. - 2017. - №7 (205). - С. 19-24.

74. Дивин, А.Г., Макет роботизированного комплекса для сортировки сельскохозяйственной продукции / А.Г. Дивин, П.В. Балабанов, Г.В. Шишкина, Г.В. Мозгова// Вестник ТГТУ. 2017. -№ 4, С. 601-609.

75. Пономарев, С.В Математическая модель температурных полей клубней картофеля, содержащих поверхностные дефекты, используемая при разработке современных тепловизионных технологий и систем сортировки закладываемого на хранение картофеля / С. В. Пономарев, А. Г. Дивин, Е. С. Пономарева // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн», Тамбов. - 2017. - С. 179-185.

76. Чуриков, А.А. Тепловой контроль картофеля с применением системы технического зрения / А. А.Чуриков, А. Г. Дивин, А. С. Егоров, Л. Подеста // В сборнике: Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн Материалы IV Международной научно-практической конференции, Тамбов. - 2017. - С. 251-261.

77. Sychev, V.A. Non-destructive thermal control of vegetables and fruits using a machine vision system / V. A. Sychev, D. A. Lyubimova, A. G Divin, S. V. Ponomarev, A. S. Egorov // Chemical Engineering Transactions. - 2018. - 70. - pp. 547-552 (DOI:10.3303/CET1870092).

78. Balabanov, P. The mathematical model of method for measuring the thermophysical properties of the bulk layer / P. Balabanov, D. Liubimova, A. Savenkov //

AIP Conference proceedings "International Conference of Numerical Analysis and A p-plied Mathematics ICNAAM 2015". - 2016. - pp 480032 (DOI: 10.1063/1.4952268).

79. Lyubimova, D. A. Measuring the thermal diffusivity of multi-layered graphene nanoplatelets (GNPS) by a periodic heating method // D. A. Lyubimova, S. V.

Ponomarev, A. G. Divin // Advanced Materials and Technologies. - 2016. - № 1. - pp 67-74.

80. Divin, A. G. Experimental determination of the thermophysical properties of polygraphene-based pastes / A. G. Divin, S. V. Ponomarev, D. A. Liubimova // Advanced Materials and Technologies. - 2016. - №4. - pp. 71-76.

81. Пономарев, С. В. Применение математических основ метрологии при оптимизации режимных параметров методов и основных конструкционных размеров устройств для измерения теплофизических свойств веществ: монография / С. В. Пономарев, А. Г. Дивин, Д. А. Любимова; под науч. ред. д -ра техн. наук, проф. С. В. Пономарева. - Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. - 160 с.

82. Ponomarev, S. V. Mathematical modeling of the errors of measurements of the thermal properties of insulating material by the plane "instantaneous" heat source method / S. V. Ponomarev, M. V. Egorov, D. A Lyubimova // Measurement Techniques. - 2015. - Т. 57. №10. - С. 1167-1174.

83. Lyubimova, D. A. Measurements of the thermal characteristics of materials by regular mode methods of the third kind // D. A. Lyubimova, S. V. Ponomarev, A. G. Divin // Measurement Techniques. - 2015. - Т. 57. №12. - pp. 1423-1429.

84. Дивина, Д.А. Автоматизированный контроль теплофизических характеристик материалов методом регулярного режима третьего рода / Дивина Д.А., Беляев П.С., Дивин А.Г., Пономарев С.В // Сборник научных статей по итогам Всероссийской научно-практической конференции «Наука и практика в управлении качеством, метрологии и сертификации» с международным участием; научные редакторы О. А. Леонов, Г. Г. Юсупова. - Тамбов, 2014. - С. 36-39.

85. Любимова, Д.А. Методика повышения точности измерения коэффициента температуропроводности методом регулярного режима третьего рода. / Д. А. Любимова, С. В. Пономарев, А. Г. Дивин, М. А. Дерябина // В сборнике: Труды Шестой Российской национальной конференции по теплообмену». - 2014. - С. 88-92.

86. Пономарев, С.В., Оптимизация режимных параметров метода и конструкционных размеров измерительного устройства / С. В. Пономарев, А. Г. Дивин, Д. А. Любимова, С. С. С.Аль-Бусаиди // Математические методы в технике и технологиях - MMTT. - 2014. -№ 5(64). - С. 76-78.

87. Дивина, Д. А. Разработка программно-аппаратного комплекса для контроля теплофизических характеристик материалов / Дивина Д. А. // Тезисы докладов XXI Международной студенческой школы-семинара «Новые информационные технологии» МИЭМ НИУ ВШЭ. - 2013. - С. 111-112.

88. Дивина, Д. А. Измерительная установка для определения теплофизиче-ских характеристик полимерных материалов методом регулярного режима третьего рода / Д. А. Дивина, М. А Петрашева // Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития. Сборник научных статей молодых ученых, аспирантов и студентов.. - Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. - С. 70-73.

89. Дивина, Д. А. Использование контрольных карт Шухарта для анализа результатов калибровки автоматизированной измерительной установки / Д. А. Дивина // Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития. Сборник научных статей молодых ученых, аспирантов и студентов. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2011. - С. 294-298.

90. Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения. Москва. Стандартинформ, 2012, С. 101.

91. Divin, А^. An Automated System for Potato Quality Control/A. G. Divin, S.V. Ponomarev, G.V. Shishkina, D.A. Lyubimova//XXVIII International Scientific Symposium "Metrology and Metrology Assurance 2018", P. 280-283.

92. Divin, A. G. Robotic Complex for Agricultural Products Sorting / A.G. Divin, A.S. Egorov, P.V. Balabanov, Yu. A. Pozhidaev, D. A. Lyubimova// International Multidisciplenary Scientific GeoConferences SGEM, Sofia, 2018, P. 557-564.

93. Любимова, Д.А.. Измерение теплофизических свойств теплоизоляционных материалов методом регулярного режима третьего рода / Д.А. Любимова, С.В. Пономарев, А.Г. Дивин // Монография, Тамбов, 2014. -80 с.

Приложение А Описание подпрограммы конфигурации канала управления тепловым воздействием на исследуемый образец (TERM2.vi)

Все подпрограммы созданы в среде графического программирования LabView 2009. На блок-диаграмме рассматриваемая подпрограмма имеет следующий вид:

task out

error out

Рисунок П1.1 - Обозначение подпрограммы организации тепловым воздействием на исследуемый образец

В подпрограмме использованы следующие элементы управления и индикаторы (Controls and Indicators):

pfH] error in. Этот кластер содержит информацию об ошибках, возникающих при выполнении ранее выполнявшихся подпрограмм.

|гпп1 status Индикатор status может принимать логические значения TRUE (X) для ошибки или FALSE, сигнализирующие об ошибках или предупреждениях.

IПЩ code Здесь отображается идентификатор ошибки.

The pop-up option Explain Error (or Explain Warning) gives more information about the error displayed.

error out Этот кластер содержит информацию об ошибках, возникающих при выполнении данной подпрограммы. Используя эту информацию можно диагностировать и принять корректирующие меры для устранения возникающих проблем. В остальном этот кластер подобен кластеру error in

Fi7o~i| task out. Индикатор содержит информацию об измерительной задачe

Подпрограмма реализует использование двух дискретных выходов платы сбора данных NI USB 6008 Dev2/Port0/Line0 и Dev2/Port0/Line1 (см. Рисунок П1.2), управляющих электронными ключами для включения перекидных реле, контакты которых включены в цепь питания элементов Пельтье.

Рисунок П1.2 - Блок-диаграмма конфигурации канала управления тепловым воздействием на исследуемый образец

Приложение Б Описание подпрограммы регистрации температуры в двух точках исследуемого образца (TERM2.vi)

В подпрограмме использованы те же индикаторы и элементы управления (которые соответствуют входным и выходным переменным), что и в модуле конфигурации канала управления тепловым воздействием на исследуемый образец.

Задача для двух каналов измерения температуры первоначально задается в подпрограмме DAQmx Create Task (см. Рисунок П2.1), а далее используется последовательно два инструмента DAQmx Create Virtual Channel, при помощи которых задается номинальная статическая характеристика типа К (ХА) для термоэлектрических преобразователей температуры, минимальное и максимальное значения измеряемой температуры (в нашем случае соответственно 0 и 100 °С), единицы измерения температуры ( °С), а также встроенная система компенсации температуры холодных спаев термопреобразователя (cjc source) и др. параметры. Последний инструмент Sample Clock задает скорость опроса каналов (3 Гц), режим сбора данных - конечную выборку (Finite Sampes) и объем выборки (3 значения) .

Рисунок П2.1 - Подпрограмма для измерения температуры в двух точках исследуемого образца

Приложение В Описание программы управления и обработки экспериментальных данных

Программа работает следующим образом: При помощи функции Analog 1D Wfm NChan NSamp получают два массива измерительных сигналов типа waveform (формата, принятого в LabView), в полном соответствии с конфигурацией двух измерительных каналов для температуры в двух точках образца с известным расстоянием между ними. Далее определяет среднее значение температуры в выборке для каждого канала (функция Mean), регистрируется время получения этого значения, а далее значения температуры помещаются в два новых массива, длина которого поддерживается постоянной и равной заданному значению в соответствии с технологией FIFO (первый вошел, первый вышел). Одновременно регистрируются значение времени между измерениями и значение начального времени, используя которые получают два новых сигнала типа waveform (с применением функции Build Waveform). В подпрограмме Calcul на первом этапе используется функция Extract Multiple Tone Information 1 Chan, которая определяет разность фаз и время запаздывания между первыми гармониками измерительных сигналов, а затем рассчитывается коэффициент температуропроводности в соответствие с формулой (2.26). Одновременно с этим в цикле While Loop 1 программно формируются управляющие воздействия на дискретные выходы платы сбора данных NI USB 6008, которые при помощи транзисторных ключей и перекидных реле переключают полярность питающего напряжения элемента Пельтье, формируя, таким образом, периодическое тепловое воздействие с заданным в элементе управления Period значением периода.

В программе непрерывно рассчитывается значение безразмерного периода psi, и если это значение отличается от заданного, то в цикле While

Loop 2 происходит изменение периода температурных колебаний, до тех пор, пока значение psi не станет равным заданному (0,15<psi<0,17)

Рисунок П3. 1 - Блок-диаграмма программы управления ходом эксперимента и обработки экспериментальных

данных

Приложение Г Акты об использовании результатов диссертационной

работы

«Утверждаю»

Первый проректор федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования «Тамбовский

ый технический

^Г Молоткова Н.В.

2018 г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Любимовой Дарьи Александровны

Комиссия в составе: председатель - директор института автоматики и информационных технологий д.т.н., профессор Громов Ю.Ю. и члены комиссии: заведующий кафедрой "Мехатроника и технологические измерения" д.т.н., доцент Дивин А.Г. и к.т.н., доцент Балабанов П.В. составила настоящий акт о том, что разработанный метод повышения точности измерения коэффициента темпертуропроводности используются в учебном процессе кафедры "Мехатроника и технологические измерения" при проведении лекций и лабораторных занятий бакалавров по дисциплинам «Автоматизация измерений и контроля», «Планирование и организация эксперимента» направления 15.03.06 -«Мехатроника и робототехника», «Методы и средства измерений, испытаний и контроля» направления 27.03.02 - «Управление качеством», магистров по дисциплине «Неразрушающий контроль» направления 15.04.06 - «Мехатроника и робототехника», что позволяет повысить качество учебного процесса.

Председатель комиссии ^ ]/ Ю.Ю. Громов

Члены комиссии А.Г. Дивин

П.В. Балабанов

Приложение Д Результаты интеллектуальной деятельности, полученные в ходе выполнения диссертационной работы

ПрЭВМ №2016610251 http://ww\vl.fips.ruAvps/portal/IPS_Ru#1535268265089

2016610251

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(12) ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

Номер регистрации (свидетельства): Авторы:

2016610251 Любимова Дарья Александровна (Яи),

Дата регистрации: 11.01.2016 Пономарев Сергей Васильевич (1111), Ливии Александр Георгиевич (Яи),

Номер и дата поступления заявки: Балабанов Павел Владимирович (ЯП)

201566080!) 10.11.2015 11равообладатель:

Дата публикации: 20.02.2016 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» (ГШ)

Название программы для ЭВМ:

Программа для управления экспериментом но oupejejieuiiio комплекса тснлофизичсскпх характеристик твердых и сыпучих материалов методом периодического нагрева

Реферат:

Программа предназначена для контроля и управления ходом эксперимента по определению комплекса теплофизических характеристик твердых и сыпучих материалов (коэффициента температуропроводности, теплопроводности, удельной теплоемкости) методом периодического нагрева Программа позволяет контролировать период температурных колебаний, величину фазового запаздывания температурных волн, величин)" теплового потока, направленного в образец, находить оптимальные режимные параметры эксперимента с целью минимизации погрешностей измерения и определять искомые тешюфизические характеристики. Программа может быть использована в учебном процессе студентами, бакалаврами и магистрами, обучающимся по направлениям приборостроительного профиля.

Тип реализующей ЭВМ: IBM РС-совмест. 1IK

Язык программировании: графический язык программирования «G» фирмы National Instruments

Вид и версии операционной системы: Windows ХР

Объем программы для ЭВМ: 12 Кб