Статья: Визуализация тепловых полей на плоской композитной пластине в СВЧ-камере

Визуализация тепловых полей на плоской композитной пластине в СВЧ-камере

В работе рассматривается вопрос поглощения электромагнитных волн СВЧ-диапазона композитными материалами, выполненной на основе красной глины и наполнителя. Подготовленные образцы в виде пластин помещались в СВЧ печь и облучались электромагнитными волнами 2,4 ГГц.

Для реализации поставленной задачи, нам необходим жидкокристаллический детектор на температуры 85-91?.Устройство детектора описано в работе [1]. С помощь детектора исследуем распределение электромагнитного поля в резонаторе микроволновой печи

Рис.1.Термограмма распределения энергии волны по оси волноводного выхода магнетрона - задняя стенка камеры. 1.Пучность. 2.Узел.

Из смеси красной глины и графита изготовляем две пластинки размером 100х100х5 мм. Сушим. Обжигаем при температуре 900-1000?. На рис.2 образцы пластинок, где а - керамическая пластина с наполнителем графит, б- эта же керамическая пластина, но с чёрным покрытием и нанесённым на него слоя жидких кристаллов, с - сэндвич из стеклянных пластин с калиброванным слоем жидких кристаллов с мезофазой 85-91?.

Рис. 2. Пластины. а. Композит.б.Композит покрытый чёрным лаком и жидкими кристаллами. с. Детектор на жидких кристаллах

Помещаем образец рис.2б в камеру СВЧ-печи как показано на рис.3а.-это если исходить из рис.1 область центральной пучности. Устанавливаем время 15с, облучаем образец рис.3б получаем термограмму распределения теплового поля в образце, где 1,4,7- температура ниже 85?, 2,5 ? изотермы от 85 -до 91?, 3- температура выше 91? ? жидкие кристаллы выгорели.6- температура выше 91?. При экспозиции 30с возникают дуговые разряды рис.3с., что приводит к разрушению образца.

Рис.3.Динамика эксперимента. а. Размещение образца. б. Облучение образца 15 с. с. Облучение образца 30с.

Возникновение дуговых разрядов в материале характеризует области с повышенным содержанием графита т.е. распределение графита неравномерно.

Методика визуализации тепловых полей описанная выше одноразовая, что является существенным недостатком при многократном тестировании пластинок. Удобнее в этом случае использовать детектор рис. 2с.[2-7], Устанавливаем пластину в камеру СВЧ-печи. Кладем детектор сверху на пластину. Время экспозиции 15с.Результат на рис.4.

Рис.4.Реплика термограмма теплового поля пластины с керамической матрицей. 1,2,3,4,6 ,7,8,9-изотермы от 85 до 90?.5- область температур больше 91

Расшифровку термограммы производим с помощью градуированной шкалы рис 5.

Рис. Градуированная шкала. Номиналы даны в градусах по Цельсию.

Применяя детектор необходимо вводить поправочный коэффициент на собственное поглощение сигнала капсулой детектора.

Таким образом, разработана методика определения тепловых полей в пластинах из композитного материала с помощью многоразового детектора на жидких кристаллах.

тепловой волна керамический электромагнитный

Литература

1.Оглоблин Г.В., др. Из опыта совершенствования эксперимента:// М.Физика в школе. - 1978.- №6.-с.73-76.

2.Оглоблин Г.В. Визуализация электромагнитной волны в режиме «стоячая волна».// Амурский научный вестник: сборник научных трудов вып.2.-Комсомольск - на - Амуре: изд. АмГПГУ, 2009.- с.384.

3.Стулов В.В. Одиноков В.И., Оглоблин Г.В. Физическое моделирование процессов при получении литой деформированной заготовки - Владивосток: Дальнаука,2009:-175 с.

4.Оглоблин Г.В. Федулов Е.Г. Моделирование тепловых полей воздушных потоков.//Актуальные проблемы математики, физики, информатики в ВУЗе школе: материалы Всероссийской региональной н.п.к. 26.марта 2010 г. Комсомольск на Амуре: Изд. АмГПГУ,2010.с.28-31.