198339. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és mérőszonda termofizikai jellemzők, elsősorban hővezetési és hőmérsékleteloszlási tényező egyidejű, in situ meghatározására
1 2 tozást hozunk létre, a mérési helyeket egy, a hőforráson átmenő, az izotermákat átmérőjük mentén metsző egyenesen rendezzük el. A mérést pedig változó — legalább két - időpontokban, egyidőben, egyszerre legalább három helyen (aktív mérési pont) végezzük. Az aktív mérési pontokon mért hőmérséldetadatokból és a bevezetett fűtő (hűtő) teljesítményből pedig önmagában ismert számítással határozzuk meg a keresett termofizikai jellemzőket. Megoldásunkkal tehát a vizsgált anyagban gömbizotermákkal jellemezhető hőmérsékleteloszlást hozunk létre arra vigyázva, hogy a gömbizotermák ne érjék el a vizsgált anyag anyaghatárát. Ezzel a megoldással nem szükséges a vizsgálandó anyagból mintát venni, elegendő abban egy vizsgáló furat elkészítése. A találmány szerinti megoldást ez különösen alkalmassá teszi in situ mérésekre. Felismerésünk - vagyis a gömbizotermák alkalmazásának előnye, hogy a mérésben résztvevő anyagmennyiség az eljárásunk paraméterei által — ezek közül alapvetően a mérés időtartamával — tág határok között megválasztható. Ezáltal biztosítható, hogy a vizsgált anyag esetleges inhomogenitásai esetén a mért paraméter egy nagyobb tömeg — például több száz kg — átlagára vonatkozzon. A mérésben minden résztvevő anyagmennyiségen a legkülső mért gömbizoterma által befoglalt tömeg értelmezhető. A legalább három mérési hely közül a legkülső mérési helyet a mérőszonda mérete, valamint a gömbizotermák gerjesztéséhez szükséges, a vizsgált anyaggal közölt hőenergia mennyisége (hőáram x időtartam) befolyásolja A találmány további felismerése, hogy a gömbizoterrnák mérendő anyagban történő terjedésének nyomonkövetésére a legkülső aktív mérőponton kívül, a hőforrás és a mérendő anyag határfelülete között referencia mérőhelyet hozunk létre és a mérést legfeljebb addig folytatjuk, amíg a referencia mérőhely hőmérséklete állandó. Ezáltal megakadályozható, hogy a gömbizotermák - a vizsgálandó anyagból esetleg kilépve meghamisíthassák a mérést. A találmány tárgya eljárás termofizikai jellemzők, elsősorban hűvezetési és hőmérsékleteloszlási tényező egyidejű, in sítu, meghatározására, amelynek során a vizsgálandó anyag legalább egy térrészében időben változó hőmérsékletmezőt hozunk létre és a vizsgálandó anyagban mérjük a hőmérsékletet. A mért hőméreékletadatokból és szükség esetén a bevezetett, hőmérsékletváltozást létrehozó teljesítményből számítással határozzuk meg a keresett jellemzőket. Az eljárás lényege, hogy a vizsgálandó anyagban hűtéssel vagy fűtéssel gömbalakú izotermákat hozunk létre és változó — legalább két — időpontokban, egyidőben, egyszerrel, legalább három helyen mérjük a hőmérsékletet olymódon, hogy a mérési helyeken legalább fok-nagyságrendű hőmérsékletváltozást hozunk létre és a mérési helyeket egy, az időben változó hőmérsékletmezőt létrehozó hőforráson átmenő, az izotermákat átmérőjük mentén metsző egyenes mentén rendezzük el. A méréseket előnyösen a gömbi izotermák sugara mentén, a hőforrás egyik oldalán végezzük. Az eljárás célszerű megoldása esetén a méréseket a gömbi izotermák átmérője mentén, a hőforrás mindkét oldalán végezzük. Az eljárás további célszerű megoldásánál a legkülső aktív mérési helyen kívül, a hőforrás és a mérendő anyag határfelülete között a mérendő anyagba referencia-mérőpontot helyezünk el és a mérést legfeljebb addig folytatjuk, amíg a referencia mérőpont hőmérséklete állandó. A találmány tárgya továbbá mérőszondá termofizikai jellemzők, elsősorban hővezetési és hőmérsékleteloszlási tényező egyidejű, in situ meghatározására, amely rúdszerű testként van kialakítva és fűtőelemet, valamint a rúdszerű test hossztengelyének irányában sorban elhelyezett mérőhelyeket tartalmaz, ahol a mérőhelyek között, valamint a mérőhelyek és a fűtőelem között a szonda rossz hővezető anyagból van kiképezve. A mérőszonda úgy van kialakítva, hogy a fűtőelem pontszerű hőforrásként van kiképezve olymódon, hogy a fűtőelem legnagyobb mérete legalább egy nagyságrenddel kisebb, mint a közte és a legszélső mérőhely közötti távolság. Előnyösen a mérőszonda úgy van kialakítva, hogy a fűtőelem jó hővezető anyagból készült, a mérendő anyagban elkészített fúrólyuk falára felfekvő, rugalmas gyűrűben van elhelyezve. A találmány célszerű megoldása esetén a mérőhelyek a fűtőelem egyik oldalán vannak elrendezve. A mérőszonda további célszerű megoldásánál a mérőhelyek a fűtőelem mindkét oldalán vannak elrendezve. Előnyösen a mérőszonda egyik végén a legszélső mérőhely és a mérendő anyag határfelülete között referenciapontként kiképzett további mérőhely van. A mérőszonda további előnyös megoldása esetén a mérőhelyek legalább egy részében több, egymással sorbakötött termoelem van elhelyezve. A találmány szerinti mérőszonda lehetséges példakénti megoldását a mellékelt rajzok alapján ismertetjük részletesen, ahol — az la. ábra a fűtés által keltett hőmérsékletváltozás görbéit, — az lb. ábra a mérőszonda vázlatát, — a 2. ábra a fűtőelem célszerű kialakítását, — a 3. ábra a mérőszondához csatlakozó lehetséges kiértékelő rendszert, — a 4. ábra pedig a találmány szerinti megoldással felvett diagram részletét ábrázolja. Az lb. ábrán látható 2 mérőszonda 1 fúrólyukba van illesztve és 3 fűtőelemmel van ellátva. A 2 mérőszonda szabad végéhez önmagában ismert kábelek csatlakoznak, amelyek biztosítják a fűtéshez szükséges energiát és összekötik a 2 mérőszondát a kiértékelő rendszerrel. Az ábra szerint a 3 fűtőelem egyik, vagy mindkét oldalán 4 mérőhelyek vannak kialakítva, melyek'Segítségével mérjük a fűtés során kialakuló 5 izotermákat. Célszerű módon a 2 mérőszonda egyik végén a legszélső 4 'mérőhely (aktív 4 mérőhely) és a mérendő anyag határfelülete között R referenciapontként kiképzett további mérőhely van. Ez a R referenciapontként kiképzett további mérőhely a fűtés következtében perturbált hőmérsékletmezőn kívül van elhelyezve. Az lb. ábrán a 3 fűtőelemhez képest a 4 mérőhelyek különböző rn_i> rn, rn+j sugarakon vannak elrendezve. Az la. ábrán a fűtés által keltett hőmérsékletváltozás görbéi láthatók. A 1. diagram a közvetlen fűtés hatását ismerteti, ahol a kezdeti, fűtetlen Tq hő-198 339 5 10 15 20 25 30 35 40 • 45 50 55 60 3
