148146. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és műszer hővezetési állandók mérésére

2 148.146 forrástól „r" távolságban levő pontban bekövetkező ,,T(t)" hőmérsékletemelkedés T(t) = q_ •fcrrK 1—*, 2a ft ahol 0 a Gauss-féle hibafüggvény. Az egyenletből az egyes időpontokban kapott ,,T(t)"-értékeket diagramban feltüntetve olyan görbét kapunk, amelynek inflexiós pontja, vagy az inflexiós pontban a görbéhez húzott érintője, illetve az érintő „T" ordinátatengelyen és „t" abszcissza-tengelyen levő metszéspontjai segítségével a keresett hővezetési állandók elsődlegesen kaphatók. A gyakorlati mérések során természetesen a hőforrás és a hőmérsékletérzékelő egységek nem pontszerűek, hanem véges kiterjedésűek, a mérendő anyagú minta pedig nem. végtelen kiterjedésű és gyakran nem homogén. Ezeknek az eltéréseknek következtében a pontos mérési eredményt csak korrekciók alkalmazásával lehet biztosítani. A hőforrás és az érzékelő egységek véges kiterjedéséből folyó korrekciókat a műszer első üzembehelyezése előtt kísérletileg lehet meghatározni, illetve korrekciómeghatározási sémát megadni. A mérendő minta véges méreteiből adódó korrekciómeghatározást gyakorlatilag figyelmen kívül lehet hagyni akkor, ha a minta legkisebb átmérő jellegű lineáris mérete a hőforrás és a hőmérsékletérzékelő egység távolságának több mint, háromszorosa, minek következtében ezt a mérési eljárást laboratóriumi mintákon is megbízhatóan és jól lehet alkalmazni. A laboratóriumi mérés szempontjából az eljárásnak további két nagy előnye, hogy nem kell a mintát meghatározott alakra kimunkálni, továbbá, hogy mérés közben nincs szükség külső hőszigetelésre. Ez utóbbi azt is jelenti, hogy kis hővezetési állandókkal rendelkező anyagok, ún. hőszigetelők (pl. fa) hővezetőképességét és hőmérsékletvezetőképességét is kényelmesen mérhetjük ezzel a módszerrel. A rajz a találmány szerinti mérőműszer egyik példaképpeni kiviteli alakját vázlatosan szemlélteti. Az 1. ábra a műszer kapcsolási vázlata. A 2. ábra a műszer észlelő, illetve regisztráló részének vázlata. Az 1 és 2 termoelem, illetve termooszloppontok hőszigetelő rúd, illetve rudak végén helytállóan felerősített zárt fémkupakban elektromosan szigetelten vannak elhelyezve. A fémkupak és az 1, 2 pontok közötti jó hőközlés biztosítva van. A szigetelt rudak belül lyukasak és az érzékelőelemeket a tulajdonképpeni műszerrel összekötő 3 huzalok a szigetelő rudak furatain vannak keresztülvezetve. A szigetelőrudakat és ezekkel együtt az érzékelőket a mérendő testbe — ha annak szilárdsági viszonyai megengedik — közvetlenül benyomjuk, ha pedig a mérendő test kemény, akkor az érzékelőket az e céira fúrt lyukakba toljuk. Az érzékelők behelyezésénél ügyelni kell arra, hogy a test és az érzékelő fémkupakja közötti hőkontaktus jó legyen. Termoelemek helyett ellenálláshőmérőt, illetve termisztort is lehet használni. A termoelem, vagy sorbakapcsolt termoelemek, az ún. termooszlop alkalmazásának előnyei mellett látszólagos hátránya az. hogy referenciapontjuknak állandóan azonos hőmérsékleten kell lenni. Ez a követelmény egyszerű módon kielégíthető úgy, hogy a referenciapontot magában a mérendő testben, illetve mintában helyezzük el. Az eljárás szerinti mérést korrekció nélkül végezhetjük el akkor, ha a referenciapont és hőforrás, illetve hőmérsékletérzékelő pont és hőforrás távolságok aránya 1,5-nél nagyobb. Hőfluxus mérésénél a termoelem vagy termőoszlop referenciapontját úgy helyezzük el, hogy a termoelem vagy termooszlop a hőforrás bekapcsolása előtt közvetlenül a hőfluxushoz tartozó bőmérsékletdifferenciát mérje. Ez a termoelem vagy termooszlop alkalmazásának egyik nagy előnye. A példaképpeni műszerkivitelnél az 1 és 2 termoelemponthoz csatlakozó 3 huzalok egyike a 4 galvanométerérzékenység-állító ellenálláson keresztül az 5 galvanométer egyik csatlakozójához, a másik huzal pedig a 6 kapcsolón keresztül az 5 galvanométer másik csatlakozópontjához van kötve. Olyan esetekben, amikor valamilyen okból a termoelemen nem a hőforrás hatására létrejött feszültséget kell kiküszöbölni vagy mérni, akkor a 2 termoelem pontot az 5 galvanométerrel összekötő 3 huzal áramút jába a 7 feszültségkompenzáló egységet is be kell iktatni. Ez a 6 kapcsolóval történik. Az 5 rezgésmentes galvanométer általánosan ismert típusú. Ez a méréshez szükséges érzékenységi követelményeket jól kielégíti és terepen is használható. Regisztrálásnál célszerű kisfilmet használni, mert ezáltal a regisztráló egység méretei kicsik lesznek, tehát ez megkönnyíti a kezelést, szállítást és mozgatást. — A 8 izzólámpa a galvanométer fényjelének keltésére szolgáló fényforrás. A gyakorlati kivitel szempontjából a hőforrást célszerű elektromos fűtőtestként kiképezni, mert mind a hőforrás erősségének beállítását, mind annak mérését ilyen fűtőtesteknél lehet a legkényelmesebben és legpontosabban elvégezni. A példaképpeni kivitel 9 hőforrása izzólámpa. A 9 izzólámpa áramkörében levő 10 árammérőműszer az izzón átfolyó áram mérésére, a 11 ellenállás pedig a 12 fűtőtelep feszültségének ellenőrzésére szolgál. A 11 ellenállást a 13 kapcsolóval lehet a 12 fűtőtelep áramkörébe iktatni. A mérőműszer 1. ábrán látható vázlatán a tulajdonképpeni műszer a szaggatott vonalak által bezárt rész és ehhez huzalokkal csatlakoznak a szondákként illetve szondaként kiképzett 1, 2 termoelempontok és 9 hőforrás. A 2. ábrán a 8 izzólámpa a galvanométer fényjelének fényforrása. A 14 tükör a galvanométer tükre. A fény a 14 tükörről a 15 lencserendszeren keresztül jut a 16 kazettával ellátott regisztrálóhengerre, amelynek palástiára egy rétegben keskenyfilm rögzíthető. A 16 regisztrálóhenger 17 tengelye a dobot forgató, rugóval mozgatott óraszerkezethez csatlakozik. A 16 regisztrálóhenger a 17 tengelyen kazettával együtt cserélhető. A fényjel a 14 galvanométertükörről a 18 fényvetítő tükrön visszaverődve jut a skálabeosztással ellátott 19 leolvasótávcsőbe. A vázolt példaképpeni kivitelnél a mért érié-