169497. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés vezető anyagú testek minősítésére termofeszültség mérésével
3 169497 4 Az eljárás során a lokális hőmérsékletváltozást hősugárzással, vagy örvényárammal, vagy a testbe elektródán át bevezetett árammal, vagy a test hőmérsékletétől eltérő hőmésékletű anyaggal való érintkeztetésével hozzuk létre. A találmány szerint mért két feszültségértékből a vizsgált test abszolút termofeszültsége - amely az anyagi minőségre jellemző - számítással is meghatározható. Növelhető a pontosság, ha egy percnél rövidebb időtartamú hőközléssel 1—10 C° hőmérsékletváltozást hozunk létre, és feszültségeket a lokális hőmérsékletváltozás felépülése és/vagy lecsengése alatt folyamatosan regisztráljuk, mégpedig előnyösen X—Y írószerkezeten. Ebben az esetben az abszolút termofeszültség a regisztrátumon kapott egyenes meredekségéből határozható meg. A találmány másrészt berendezés vezető anyagú testek abszolút termofeszültségének mérésére, amely berendezésnek a test felületéhez csatlakoztatható fém szondái és a szondákhoz kapcsolt feszültségmérője van és az jellemzi, hogy a testben hőmérsékletváltozást létrehozó szerve, a szervtől első és második távolságra elhelyezett, két termopárt alkotó szondái és a szondákhoz kapcsolt két feszültségmérője van. A berendezés egyik előnyös kiviteli alakjában a hőmérsékletváltozást létrehozó szervtől első és második távolságra egy-egy szonda van elhelyezve, amely szondákhoz legalább két-két egymástól különböző anyagú vezető van csatlakoztatva, és a két feszültségmérő a szondához csatlakoztatott azonos anyagú vezetőkhöz van kapcsolva. Célszerűen a hőmérsékletváltozást létrehozó szervhez közelebb levő szondához az egyik vezető anyagával megegyező anyagú harmadik vezető van csatlakoztatva, a szonda villamos fűtőtesttel van ellátva, és az egyik vezető valamint a harmadik vezető erősítőn és szabályozón át a fűtőtest vezérlőbemenetére van csatlakoztatva. A találmány szerinti berendezés egy másik előnyös kiviteli alakjában a hőmérsékletváltozást létrehozó szervtől első és második távolságra két-két egymástól különböző anyagú és egymással nem érintkező szonda van elhelyezve, és a két feszültségmérő az első és a második távolságra levő azonos anyagú szondákhoz van csatlakoztatva. A szondák átmérője, valamint anyaga úgy van megválasztva, hogy hőelvezetésük elhanyagolható vagy azonos, így az a mérés pontosságát nem befolyásolja. A mérés pontossága növelhető, ha ugyancsak a találmány szerint a hőmérsékletváltozást létrehozó szerv a vizsgálandó testtel érintkeztethető, árammal megtáplált pl. grafit elektróda, továbbá az elektróda és a szondák a vizsgálandó testre ráhelyezhető mérőfejben egymással párhuzamosan, a mérőfej felfekvő felületéből kiáltóan és tengelyük irányában rugalmasan vannak ágyazva. Ebben az esetben a mérésnél a mérőfej saját súlya és a rugalmas ágyazások mindenkor állandó szorító erőt biztosítanak. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett kiviteli alakok alapján ismertetjük. Az 1. és a 2. ábra a találmány szerinti berendezés egy-egy kiviteli alakjának vázlatos elvi rajzát mutatja. A találmány szerinti berendezés 1. ábrán látható kiviteli alakjában a vizsgálandó vezető anyagú test felületéhez 2 és 3 szonda, 12, illetve 13 ponton van érintkeztetve. A 2 szondához 4, 5 és 6 5 vezetők, a 3 szondához pedig 7 és 8 vezetők vannak hegesztve vagy forrasztva. Eme vezetők közül a 4, 6 és 8 vezetők ismert a, anyagból, az 5 és 7 vezetők pedig ismert b_ anyagból készülnek. Az 5 és 7 vezető, valamint a 6 és 8 vezető a 2 szondán, 10 az 1 testen és a 3 szondán keresztül egy-egy termopárt alkotnak. Az 1 testen a lokális hőmérsékletváltozást 9 szerv hozza létre, az ábrán grafitból levő az 1 testhez 19 helyen érintkeztetett elektróda Joule-hővel. A grafit elektróda 10 kap-15 csolón át 11 áramforrásra van kapcsolva. Abban az esetben, ha a 9 szerv működésekor a 2 szondán nincs hőmérsékletkülönbség, amit az jelez, hogy a 4 és 6 vezetők között nincs termofeszültség, akkor a 2 szonda jó közelítéssel ugyanakkora hőmérsék-20 léten van, mint a 2 szonda érintkezési 12 pontja. Ekkor az 5 és 7 vezetők, valamint a 6 és 8 vezetők között mérhető feszültségek az alábbiak: US -7=(S m -S b )-AT (1) 25 U6 _ 8 =(S m -S a )-AT (2) ahol Sm az 1 test anyagának abszolút termőfeszültsége, Sa , illetve Sb az a illetve b, anyag abszolút termofeszültsége és AT a szondák érint-30 kezesi 12 és 13 pontja közötti hőmérsékletkülönbség. A fenti két egyenletet, melynek ismeretlenéi Sm és AT, U s _7 és Uő-g ismeretében megoldhatjuk, és eredményül megkapjuk az 1 test Sm abszolút termofészültségét. Az Us _7, illetve U 6 _ 8 fe-35 szükségeket 14, illetve 15 feszültségmér^vel mérjük. Ha a 2 szonda hosszában van hőmérsékletkülönbség, akkor a 4 és 6 vezetők között, amelyek a 2 szondával differenciáltermopárt alkotnak, Uj, fe-40 szültség jelenik meg. Eme Uh feszültséggel 16 erősítőn és 17 szabályozón át villamos 18 fűtőtest vezérlőbemenetén oly módon vezérelünk, hogy a 18 fűtőtest a 4 és 6 vezetők 2 szondával való érintkezési pontjait azonos hőmérsékletre hozza, 45 amikor is az Uj, feszültség zérus lesz. Akkor viszont a 2 szonda egész hosszában nincs hőmérsékletkülönbség, tehát a pontos mérés feltételei biztosítva vannak. Az ábrán szemléltetett kivitelnél feltételeztük, hogy a 3 szonda érintkezési 13 50 pontja már oly messze van a 19 helytől, hogy a 13 pont hőmérséklete közel megegyezik a környezet T0 hőmérsékletével, és így a 3 szonda hosszában nem lép fel hőmérsékletkülönbség. Ha ez a feltétel nem teljesül, a 3 szondát ugyanolyan hő-55 mérsékletszabályozó rendszerrel lehet ellátni, mint amilyent a 2 szondával kapcsolatban ismertettünk. A találmány szerinti berendezés 2. ábrán szemléltetett másik kiviteli alakja állandó geometriájú hőközlési viszonyok mellett alkalmazható előnyö-60 sen. Ennél az elrendezésnél az 1 testhez ismert a anyagú 20 és 22 szondák, valamint ismert b anyagú 21 és 23 szondák vannak érintkeztetve. Amint a 2. ábrán látható, a 20 és 21 szondák T+AT hőmérsékletű 24 izotermán, a 21 és 23 65 szondák T hőmérsékletű 25 izotermán vannak 2
