Введение к работе
Актуальность. Разработка новых материалов с необходимыми физико-химическими свойствами, технология их производства, а также контроль материалов в процессе эксплуатации требуют проведения экспресс-анализа состава и свойств веществ.
С точки зрения оперативности контроля теплофизических характеристик (ТФХ) материалов большой интерес представляют импульсные методы нераз-рушающего экспресс-контроля (НЭК). Применение микропроцессоров в приборах НЭК позволило существенно повысить точность в заданном диапазоне контроля ТФХ, при этом программно-управляемое средство становится подобием прибора с жесткой структурой, что не позволяет полностью использовать функциональные возможности микропроцессора. Использование персональных компьютеров (ПК) с открытой архитектурой, типа IBM, снабженных устройствами сопряжения с внешними теплоизмернтельными зондами, открывает широкие возможности по созданию измерительно-вычислительных систем (ИВС), как для промышленности, так и для автоматизации научных экспериментов. Данный подход позволяет реализовать разработанный способ НЭК ТФХ при соответствующем программном обеспечении, а также наблюдать тепловые процессы в реальном масштабе времени, однако жесткий алгоритм контроля снижает гибкость ИВС. Применение высокопроизводительных вычислительных систем, необеспеченных соответствующим математическим обеспечением, не позволяет создавать ИВС для НЭК ТФХ материалов, характеризующихся высокой точностью и оперативностью измерений. Вследствие этого, задача дальнейшей разработки ИВС и эксперсс-способов неразрушающего контроля ТФХ материалов с адаптацией алгоритмов контроля по точности и быстродействию измерений является актуальной, а ее решение имеет важное практическое значение.
Предмет исследования. Решение задачи теплопроводности с разрывными коэффициентами и внутренними источниками тепла в явном виде для использования в инженерных расчетах. Импульсные методы НЭК ТФХ материалов при действии точечных и линейных источников тепла конечной длины. Архитектура измерительно-вычислительной системы и ее информационное обеспечение. Инженерная методика проектирования измерительно-вычислительных систем для НЭК ТФХ материалов.
Цель работы. Создание измерительно-вычислительной системы для неразрушающего экспресс-контроля теплофизических характеристик твердых ма-
териалов с адаптацией математического обеспечения по точности и оперативности теплофизических измерений.
Идея работы заключается в применении высокоинформативного математического обеспечения, позволяющего выбирать алгоритм контроля с повышенной точностью и оперативностью измерений в соответствии с программой функционирования измерительно-вычислительной системы, реализующей спо собы экспресс-контроля теплофизических свойств материалов при регистрацш избыточных значений температур.
Методы исследования. В диссертационной работе использованы методь структурного анализа, математического и машинного моделирования, техниче ской кибернетики, системотехники и метрологии, тегатофизического экспери мента.
Научная новизна.
-
Получено решение задачи теплопроводности с разрывными коэффици ентами и внутренними источниками тепла в явном виде для применения в ин женерных расчетах и положенное в основу способа неразрушающего контроле теплофизических свойств.
-
Предложен новый метод неразрушающего экспресс-контроля теплофи зических ( характеристик материалов при регистрации интегро дифференциальных значений температур в одной точке контроля.
-
Предложен новый метод неразрушающего экспресс-контроля теплофи зических характеристик материалов при регистрации квазиустановившегос теплового режима в заданных точках контроля и действии точечных источни ков тепла.
-
Создана методика проектирования измерительно-вычислительных сие тем для НЭК ТФХ материалов с адаптацией математического обеспечения п точности и быстродействию теплофизических измерений.
Практическая ценность работы. На основании предложенной методик проектирования и математических моделей способов измерений создана ИВ< НЭК ТФХ материалов с адаптацией алгоритма контроля по точности и быстрс действию теплофизических измерений, разработаны новые способы НЭК ТФ] теплоизоляционных материалов.
Реализация работы. Основные результаты теоретических и экспериментальных работ автора нашли применение в:
- исследованиях методов НЭК ТФХ теплоизоляционных материале спецтехники (РКК "Энергия", г. Королев);
- в учебном процессе на кафедре «Импульсная техника и электронные приборы» Тамбовского ВАИИ.
Апробация. Основные положения диссертации докладывались на IV,V,VI Всероссийских конференциях «Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования» (г.Тамбов, 1995, 1997, 2000 г.г), Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности» (г.Таганрог 1999 год), Всероссийской конференции «Теория конфликта и ее приложения» (г. Воронеж 2000 год).
Публикации. Теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах, а также отражены в отчетах о НИР заданных Главнокомандующим ВВС "Излучатель-95", "Излучатель-2000".
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, включающего 67 наименований, приложений. Общий объем работы составляет 189 страниц. Основная часть диссертации изложена на 144 страницах машинописного текста. Работа содержит 65 рисунков и 12 таблиц.