Проведенная экспериментальная проверка показала, что предложенное техническое решение по сравнению с известными методами позволило на 3-5% повысить точность результатов измерения.
В четвертой главе проведен анализ погрешности результатов измерений по разработанному методу НК ТФС твердых материалов на базе аналитических соотношений, полученных с использованием математических моделей измерительных процедур, объектов измерений и условий измерений. Для предложенного метода контроля ТФС получены структуры полной погрешности измерений, проведена оценка вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику указанной погрешности и выделены доминанты в составе полной погрешности. Подобный подход создает предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешности, а также коррекции результатов измерений.
В заключительном разделе этой главы приведены результаты экспериментальных исследований разработанного метода и микропроцессорной системы НК ТФС твердых материалов и готовых изделий на основе метрологического эксперимента. Проведенные экспериметальные исследования разработанного метода и устройства НК ТФС твердых материалов подтвердили корректность основных теоретических выводов, положенных в основу создания этого средства контроля, а также эффективность его практического применения в области теплофизических измерений и технической диагностики.
В приложениях приведены компьютерные программы, результаты выделений доминант при анализе погрешностей на аналитической основе и на основе метрологического эксперимента, экспериментальные данные и акты о внедрении результатов работы.
Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:
1. Проведенный информационный анализ показал, что во многих отраслях промышленности, таких как машиностроение, теплоэнергетика и т.д. требуется определять теплофизические свойства твердых материалов и готовых изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик. Наиболее перспективными с точки зрения оперативности, достоверности и информативности являются тепловые методы и средства бесконтактного НК ТФС, которые позволяют осуществлять контроль ТФС материалов и готовых изделий без нарушения их целостности и эксплуатационных характеристик. Поэтому разработка новых бесконтактных методов и средств неразрушающего контроля ТФС является актуальной задачей теплофизических измерений и технической диагностики.
2. На основе моделей, описывающих тепловые процессы в исследуемых объектах при бесконтактном тепловом воздействии от подвижного точечного источника тепла, разработан новый бесконтактный метод НК ТФС твердых материалов и готовых изделий, обладающий высокой точностью за счет учета тепловых потерь, происходящих с поверхности исследуемого образца в окружающую среду, а также более точного определения поправочного коэффициента, учитывающего значения степени черноты исследуемого образца и степени прозрачности окружающей среды. Высокая точность разработанного метода достигается путем определения геометрических параметров и площади области нагрева поверхности исследуемых изделий, что позволяет более достоверно, по сравнению с другими методами, определить на сколько увеличилось количество тепловых потерь в окружающую среду за счет конвективного и лучистого теплообмена при повышении мощности теплового воздействия на исследуемы образец и внести соответствующие поправки в результаты измерений. Использование имитатора АЧТ также позволяет повысить эффективность и точность определения ТФС материалов и готовых изделий.
3. Разработана микропроцессорная ИИС, реализующая созданный метод НК ТФС, позволяющая определять комплекс ТФС твердых материалов и готовых изделий с погрешностью, не превышающей 6-8% и позволяющей представить результаты в наиболее удобной форме.
4. Проведен анализ погрешностей результатов измерений для разработанного метода и ИИС на базе аналитических соотношений, полученных с использованием математических моделей измерительных процедур, объектов и условий измерений. Получены структуры полной погрешности измерений ТФС, проведена оценка вклада каждой компоненты в соответствующую характеристику указанной погрешности и выделены доминанты в составе полной погрешности. Подобный подход создает предпосылки для целенаправленного воздействия на источники погрешностей.
5. Проведены экспериментальные исследования разработанного метода и ИИС бесконтактного НК ТФС материалов и готовых изделий, показавшие корректность основных теоретических выводов, положенных в основу разработанного метода и системы. Микропроцессорная ИИС, реализующая предложенный бесконтактный метод НК ТФС материалов и готовых изделий передана в промышленное использование.
Основные результаты диссертации
1. Чернышов В. Н., Сысоев Э. В., Чернышов А. В. Бесконтактный метод неразрушающего контроля теплофизических свойств твердых материалов// Контроль. Диагностика. 2008. № 9(108). С. 50-54.
2. Пат. 2007121040 Российская Федерация, С2, G 01 N 25/18. Способ бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов / Чернышов В. Н.; Чернышов А.В., Сысоев Э.В.; заявитель и патентообладатель Тамбовский государственный технический университет. - заявл. 04.06.2007; опубл. 16.05.2008;
4. Чернышов А. В., Сысоев Э. В. Метод бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств твердых материалов // Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование: сб. трудов XII науч. конф. ТГТУ. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. С. 84-88
5. Чернышов А. В., Сысоев Э. В. Метод бесконтактного неразрушающего контроля теплофизических свойств твердых материалов // Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством: Материалы шестой международной теплофизической школы: В 2 ч. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. Ч. 1. С. 241-243