Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методы контроля теплофизических параметров твердых материалов 8
1.1. Термоэлектрические эффекты. 8
1.1.1 Термоэлектрические модули (элементы Пельтье) 9
1.1.2 Особенности применения термоэлектрических модулей 12
1.2. Методы контроля теплофизических параметров твердых материалов 13
1.2.1. Стационарные методы измерения теплопроводности 14
1.2.2 Нестационарные методы измерения теплопроводности 16
1.2.3. Метод тонкой пластины 19
1.2.4. Метод монотонного нагрева 20
1.2.5. Метод горячей и пересеченной проволоки 21
1.2.6. Метод температурных волн 23
1.2.7. Метод цилиндрического зонда 27
1.2.8. Диэлькометрический метод измерения теплопроводности 31
1.3. Современные приборы теплофизического контроля 33
1.3.1 Прибор для измерения теплопроводности ПИТ-2.1 35
1.3.2 Приборы фирмы NETZSCH (Германия)для измерения теплопроводности и температуропроводности 36
1.3.3 Теплоизмерительный сенсор TSi фирмы СHERM (Канада) 41
1.3.4 Калибратор температуры КТ-1, КТ-1М 43
1.3.5 Приборы QTM-500 (Япония) 44
1.3.6 Приборы фирмы Anter з
1.3.7 Приборы ООО «СКБ Стройприбор» 48
1.3.8 Приборы ИТ-А,-400, ИТЭМ-1М, ИТСМ-1 51
1.3.9 Измерители теплопроводности ИТС-1, МИТ-1 (ООО НПП «Интерприбор») 52
1.3.10 Измеритель ИТ-2 (ОАО НПП «Эталон») 53
Выводы 55
Глава 2. Разработка термоэлектрического метода контроля теплофизических параметров твердых материалов 57
2.1Математическая модель термоэлектрических процессов в элементе Пельтье 57
2.2. Термоэлектрический метод измерения тепловогосопротивления в системе элемент Пельтье - образец -теплоприёменик 58
2.3. Термоэлектрический метод измерения тепловогосопротивления в системе элемент Пельтье - образец -адиабатическая камера 63
2.4. Термоэлектрический метод измерения тепловогосопротивления в системе элемент Пельтье - образец -элемент Пельтье - адиабатическая камера 67
2.5. Сканирующий метод измерения температурозависимого коэффициента теплоёмкости 71
Выводы 75
Глава 3. Экспериментальное исследование термоэлектрического метода контроля теплофизических параметров твердых материалов 76
3.1. Экспериментальное определение коэффициента Зеебека 76
3.2. Экспериментальное определение коэффициента Пельтье 80
3.3. Экспериментальное обоснование измерения теплового сопротивления в системе элемент Пельтье - образец -теплоприемник 84
3.4. Экспериментальное обоснование измерения теплового сопротивления в системе элемент Пельтье - образец -адиабатическая камера 85
Выводы 90
Глава 4. Компьютерный измеритель теплопроводности КИТ - 02П и измеритель теплоемкости БИТ - 01Ц 91
4.1 Возможности измерителя теплопроводности КИТ-02П
4.1. Схема теплоизмерительного комплекса прибора КИТ-02П 91
4.2. Состав теплоизмерительного комплекса прибора КИТ-02П 91
4.2.1. Конструкция теплоизмерительной ячейки 92
4.2.2. Адаптер связи теплоизмерительной ячейки с компьютером. 93
4.2.3. Специализированное программное обеспечение 94
4.3. Калибровка прибора КИТ-02Ц 98
4.4. Испытание прибора на образцах с различными теплофизическими характеристиками 99
4.5 Сканирующий измеритель теплоемкости БИТ-01С 101
4.5.1 Состав теплоизмерительного комплекса прибора БИТ-01С 101 102
4.5.2 Работа с прибором
4.5.3 Испытание прибора на образцах с различными теплофизическими характеристиками 103
Выводы 105
Заключение 106 107
Литература
- Методы контроля теплофизических параметров твердых материалов
- Термоэлектрический метод измерения тепловогосопротивления в системе элемент Пельтье - образец -теплоприёменик
- Экспериментальное обоснование измерения теплового сопротивления в системе элемент Пельтье - образец -теплоприемник
- Калибровка прибора КИТ-02Ц
Введение к работе
Актуальность работы.
Одним из основных направлений современной науки и техники является разработка прогрессивных технологий производства новых материалов с заданными теплофизическими свойствами. Причём, потребность в таких материалах с каждым годом увеличивается.
Существующие установки измерения теплофизических свойств имеют различные недостатки, например такие как:
-
Для приборов основанных на стационарном методе измерения характерными недостатками являются длительное время измерения и громоздкость теплоизмерительной системы;
-
Существующие нестационарные методы хотя и обладают высоким быстродействием, но также имеют ряд недостатков:
– в методе лазерной вспышки предъявляются повышенные требования к условиям эксперимента, и он является косвенным методом;
– метод монотонного нагрева нуждается в длительной градуировке;
– практическое осуществление метода мгновенного источника тепла, сопряжено с существенными погрешностями, возникающими из-за сложности точного определения значения экстремума температуры Tmax и времени max.
Поэтому данная работа направлена на устранение недостатков существующих методов путём применения в теплофизических измерениях системы элемент Пельтье – адиабатическая камера.
Цель работы. Целью диссертационной работы является решение актуальной научно-технической задачи создания термоэлектрического метода контроля теплофизических свойств твёрдых материалов, и разработка на его основе приборов контроля теплофизических свойств, а также повышение эффективности теплофизических измерений.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– получение математической модели термоэлектрических процессов в системе элемент Пельтье – образец теплоприёмник;
– получение математической модели термоэлектрических процессов в системе элемент Пельтье – образец адиабатическая камера;
– разработка метода измерения теплофизических свойств материалов на основе математической модели системы элемент Пельтье образец – теплоприёмник и элемент Пельтье образец – адиабатическая камера;
доказать преимущества применения элемента Пельтье в теплофизических измерениях;
– экспериментальное обоснование эффективности разработанного метода контроля за счёт применения системы элемент Пельтье – образец адиабатическая камера в измерениях теплопроводности и теплоёмкости.
Методы исследования.
В работе использован метод математического моделирования, а также экспериментальное исследование особенностей протекания теплофизического эксперимента в твёрдых материалах.
Научная новизна:
– получена математическая модель стационарных термоэлектрических процессов в системе элемент Пельтье образец;
предложено применение адиабатической камеры в системе элемент Пельтье – образец для измерения теплофизических свойств материалов;
получена математическая модель стационарных термоэлектрических процессов в системе элемент Пельтье образец – адиабатическая камера;
– разработан метод измерения теплофизических свойств материалов в системах элемент Пельтье – образец – теплоприёмник и элемент Пельтье образец – адиабатическая камера;
– впервые предложено применение элемента Пельтье для измерения теплового сопротивления и теплопроводности материалов;
– экспериментально исследовано применение адиабатической камеры в для измерения теплофизических свойств материалов.
Практическая ценность:
полученные результаты использованы для разработки систем измерения теплофизических параметров;
применение адиабатической камеры в системе элемент Пельтье образец позволяет повысить точность и сократить время измерений;
разработанный метод можно использовать для разработки средств оперативного контроля качества промышленных изделий;
исследованы преимущества применения элемента Пельтье в теплофизических измерениях;
исследованы преимущества применения адиабатической камеры в теплофизических измерениях.
Реализация научно-технических результатов. Основные идеи и результаты теоретических и экспериментальных исследований реализованы в измерителе теплопроводности КИТ-02Ц и в измерителе теплоёмкости теплоизоляционных и композиционных материалов БИТ-01С, внедрённом в ОАО «Корпорация «Московский институт теплотехники» и ОАО «Центральный научно–исследовательский институт специального машиностроения».
Материалы диссертационной работы используют в учебных курсах и научно-исследовательской практике Новомосковского института РХТУ.
Достоверность работы экспериментально подтверждается совпадением результатами математического моделирования с законами Пельтье и Зеебека.
Разработанный метод контроля теплофизических свойств твердых материалов апробирован на эталонных образцах. Результатом явилось совпадение показаний прибора с сертифицированным значением эталонов для измерителя теплопроводности КИТ-02Ц с погрешностью, равной 5 %, а для измерителя теплоёмкости БИТ– 01С 3 %.
Автор выносит на защиту:
термоэлектрический метод контроля теплофизических свойств твёрдых материалов;
математическую модель термоэлектрических процессов в системах элемент Пельтье – образец и элемент Пельтье – образец – адиабатическая камера;
применение системы элемента Пельтье – образец адиабатическая камера в измерениях теплопроводности и теплоёмкости;
– экспериментальное исследование системы элемент Пельтье – образец – адиабатическая камера;
– приборы, созданные на основе термоэлектрического метода контроля теплофизических свойств твёрдых материалов.
Апробация и публикации. По теме диссертационной работы опубликовано десять печатных работ, в том числе две в журналах, рекомендованных ВАК.
Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях:
Математические методы в технике и технологиях» (Ярославль 2007, Пенза 2011), XXI Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии (Москва, 2007 г.), РХТУ им. Д.И.Менделеева, Новомосковский институт, 2007 – 2011 гг.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы с 156 наименованиями.
Изложена на 125 страницах машинописного текста. Включает 63 рисунка, 3 таблицы.
Методы контроля теплофизических параметров твердых материалов
Сущность метода заключается в создании стационарного теплового потока, проходящего через плоский образец определенной толщины и направленного перпендикулярно к лицевым (наибольшим) граням образца, измерении плотности этого теплового потока, температуры противоположных лицевых граней и толщины образца [68].
Вычисляют разность температур лицевых граней АТп и среднюю температуру испытываемого образца Tmu по формулам:
При вычислении теплофизических показателей образца и плотности стационарного теплового потока в расчетные формулы подставляют среднеарифметические значения результатов пяти измерений сигналов датчиков разности температур и сигнала тепломера или электрической мощности, выполненных после установления стационарного теплового потока через испытываемый образец.
При проведении испытания на приборе, собранном по асимметричной схеме, термическое сопротивление образца Ru вычисляют по формуле где Як принимают равным 0,005м2-К/Вт, а для теплоизоляционных материалов и изделий - нулю.
Плотность стационарного теплового потока qu через образец, испытываемый на приборе, собранном по асимметричной и симметричной схемам, вычисляют соответственно по формулам: к недостаткам стационарных методов исследования тепловых свойств относятся: сложность схем электрического контроля и регулировки опытных установок; необходимость применения значительного количества термопар для надежного осреднения температуры поверхности опытных образцов. Они связаны со значительными затратами времени на подготовку необходимого теплового режима и на проведение самого опыта. Длительность единичного опыта может исчисляться несколькими часами, а иногда сутками ввиду малой скорости установления стационарного теплового режима, являющегося предпосылкой метода. Большие трудности связаны с применением стационарного метода для исследования влажных материалов, когда может иметь место перераспределение влаги в образце в соответствии с температурным полем, что приводит к искаженным результатам по теплопроводности.
Большим достоинством стационарного метода измерения тепловых потоков является возможность его длительного использования в нагретой струе. При расчете теплового потока к непроницаемой поверхности теплозащитного покрытия необходимо вводить поправочный коэффициент на отличие температуры поверхности калориметра от температуры поверхности образца. [10]
Нестационарные методы исследования теплофизических свойств материалов основывается на теории теплопроводности при нестационарном тепловом потоке [52], [53], [54], [55], [56], позволяющий получить расчетные уравнения [57], [58], [59], применительно к телам простой геометрической формы для определения граничных условий [52], [53], [54].
Последние могут быть подразделены на группы методов регулярного режима первого, второго и других видов [60], [61] [62], [63].
Для регулярного режима первого рода, под которым принято понимать упорядоченную, свободную от начальных условий стадию охлаждения (нагревания) тела в среде с температурой 0=const [86], [91].
Теория регулярного режима [64], устанавливая зависимость темпа охлаждения тела от его физической формы и размеров, а так же условий теплообмена с окружающей средой, дает возможность получить применительно к телам определенной геометрической формы ряд частных решений условия относительно коэффициента Л, которое используется как исходное при экспериментальном исследовании.
В методах регулярного режима основной величиной, определяемой экспериментально, является темп охлаждения, характеризующий относительную скорость изменения температуры тела во времени: 1 SV
Измерение избыточных температур в момент времени 1 и 2 осуществляется с помощью дифференциальной термопары, подключенной к гальванометру. Для определения темпа охлаждения по данным этих измерений строят график InV = f(r), в котором т представляет собой угловой коэффициент линейного участка, характеризующего регулярный режим ( см. уравнение 1.14).
Методы регулярного режима являются универсальными, однако реализация их при высоких температурах затруднительна ]. Из методов регулярного режима для определения коэффициента А наибольщее применение получил метод бикалориметра.
В отличие от стационарных методов, методы регулярных режимов обладают рядом достоинств [10]: 1) эти методы позволяют во многих случаях избежать измерений тепловых потоков (что часто бывает связано с техническими сложностями и большими погрешностями), а ограничиться измерением температур в 1 - 3 точках; 2) дают более широкие возможности в отношении выбора источников тепловых воздействий; 3) требуют, как правило, значительно меньших затрат времени (по сравнению со стационарными методами) на проведение активной части эксперимента; 4) часто не требуют значительного времени на предварительную выдержку образцов при определенной начальной температуре. 5) относительно малая суммарная затрата времени на проведение эксперимента часто позволяет снизить требования к тепловой защите исследуемых образцов от конвективного и лучистого теплообмена с окружающей средой
Термоэлектрический метод измерения тепловогосопротивления в системе элемент Пельтье - образец -теплоприёменик
Фирмы Антер производит стандартные приборы для измерения теплофизических параметров. Работа измерителя теплопроводности QuickLine -1Q Thermal Conductivity Meter (рис. 1.25) заключается в следующем: Опытный образец помещается под сжимающую нагрузку между двумя полированными металлическими поверхностями. Верхняя пластина измеряет температуру. Нижняя поверхность является частью калиброванного датчика теплового потока, который передает тепло к теплоотводу с жидкостным охлаждением. Градиент температуры устанавливается с помощью задания, а тепловые потоки от верхней поверхности к теплоотводу зависят от измеряемого образца. После достижения теплового равновесия, разница между температурой образца измеряется вместе с тепловым потоком выходящим из образца[76].
Измеритель теплопроводности QuickLine -10 Измерение температуры производится датчиками температуры с двух сторон образца. QuickLine -10 калиброван с использованием известных образцов термического сопротивления. Прибор серии Unitherm (рис. 1.26) основаны на методе горячей проволоки (пластины). Прибор Unitherm 3141 измеряет теплопроводность огнеупорных и теплоизоляционных образцов больших размеров при температуре до 1500 С. Прибор Unit11rm 6000 предназначен для измерения теплоизоляционных образцов квадратной формы со сторонами 300 мм при температуре до 550
Анализатор теплофизических свойств FlashLine 3000, основанный на методе ксеноновой вспышки позволяет определять коэффициент теплопроводности и удельную теплоемкость высокотеплопроводных материалов
ООО «СКБ Стройприбор» более 18 лет плодотворно работает в сфере разработки и производства приборов для неразрушающего контроля. Для решения проблемы теплофизических измерений в строительстве СКБ Стройприбор разработал комплекс микропроцессорных приборов для определения теплофизических характеристик материалов и ограждающих конструкций зданий: Измерители теплопроводности и термического сопротивления материалов методом стационарного теплового режима ИТП-МГ4 «250» и ИТП-МГ4 «100»; Измеритель теплопроводности методом теплового зонда ИТП-МГ4 «Зонд». Измерители теплопроводности ИТП-МГ4«250» и ИШ-МГ4«100» разработаны на базе выпускавшегося с 1997 года прибора ИТП-МГ4 и реализованы по методу стационарного теплового режима, обеспечивающему наибольшую достоверность и точность измерений.
Приборы ИТП-МГ4«250» и ИТП-МГ4«100» (рис. 1.27) предназначены для испытания материалов в образцах размером 250x250x5...5О мм и 100x100x3...25 мм соответственно и обеспечивают определение коэффициента теплопроводности и термического сопротивления испытываемого материала в диапазоне 0,02...1,5 Вт/м-К и 0,01...1,5 м2К/Вт с погрешностью не более ± 5%. Метрологические характеристики приборов обеспечиваются шестью эталонными мерами теплопроводности, аттестованными Госстандартом РФ.
Рис. 1.27 Приборы ИТП-МГ4«250» и ИТП-МГ4«100» Область применения прибора ИТП-МГ4«100», в соответствии с рекомендациями НИИСФ - испытание материалов в заводских и строительных лабораториях. Приборы состоят из тепловой установки и электронного блока. Ввод исходных данных (толщины образца и температуры холодильника и нагревателя) осуществляется с клавиатуры электронного блока в диалоговом режиме. Регулирование температур холодильника и нагревателя и их термостатирование в процессе испытаний осуществляется в автоматическом режиме при средней температуре образца от 12 до 42С. Продолжительность испытаний зависит от времени установления стационарного теплового потока» и составляет для приборов ИТП-МГ4 «250» и ИТП-МГ4 «100» 120 и 90 минут соответственно. По окончании испытаний вычислительное устройство прибора производит расчет термического сопротивления и коэффициента теплопроводности образца по известным формулам.
Получаемая информация автоматически архивируется и маркируется датой и временем испытания. Объем архивируемой информации - до 99 результатов испытаний.
Приборы оснащены устройством для измерения толщины испытываемого образца, функцией передачи данных на ПК и часами реального времени, могут комплектоваться тепловым зондом для проведения ускоренных испытаний материалов в образцах и изделиях с погрешностью до ±7%.
Прибор предназначен для оперативного контроля теплопроводности материалов на образцах или в массиве, в процессе их производства и применения, а также при обследовании зданий и сооружений в диапазоне 0,03...! Вт/м-К с погрешностью ± 7%. Время одного измерения не превышает 1... 10 минут.Получаемая информация автоматически архивируется и маркируется датой и временем измерения. Объем архивируемой информации - до 99 значений. Питание прибора осуществляется от элемента типа «Корунд» (6Р22), в процессе измерений - от сетевого адаптера. Масса прибора 0,32 кг. [77]
Данная линейка приборов является одними из первых средств контроля коэффициента теплопроводности в нашей стране, которые разработаны в ЛТИХП, ГСКБ ТФП 1980-1989 гг. [78]
Измеритель ИТ- -400 (рис. 1.29) предназначен для исследования температурной зависимости теплопроводности твердых, механически обрабатываемых материалов в режиме монотонного нагрева. Измеритель рассчитан на проведение теплофизических исследований в лабораторных и заводских условиях.
Для измерения теплопроводности в измерителе использован метод динамического калориметра. Образец испытуемый, пластина контактная и стержень монотонно разогреваются тепловым потоком Q(i) поступающим от основания .Боковые поверхности стержня , образца, пластины , адиабатически изолированы.
Экспериментальное обоснование измерения теплового сопротивления в системе элемент Пельтье - образец -теплоприемник
Возможность измерения теплового сопротивления системой теплоприемник -элемент Пельтье - образец - теплоприемник рис. 2.3 было показано выше. Указанный способ измерения имеет ряд недостатков: невозможность производить измерения длительное время вследствие нагрева теплоприемников (теплоприемники должны иметь высокую теплопроводность и теплоемкость), большое время установления теплового фона в системе перед началом измерения и достижения стационарного режима, не всегда выполнимо условие t\ = ґ3 = const.
Эти недостатки можно устранить применив в измерении адиабатическую камеру (рис. 2.6), выполненную из меди и обладающую высокой теплопроводностью и небольшой теплоемкостью.
Эквивалентная схема системы элемент Пельтье - образец адиабатическая камера: где Rla - тепловое сопротивление адиабатической камеры qn “ тепло Пельтье генерируемое термоэлектрическим элементом qjx - Джоулево тепло генерируемое термоэлектрическим элементом ДГда - перепад температур в адиабатической камере Примем, что тепловой поток в адиабатической камере представляет собой суперпозицию теплового потока Пельтье и теплового потока Джоуля. Джоулево тепло. выделяющееся в элементе Пельтье, распространяется через две поверхности (обкладки) элемента в противоположные стороны, а выделяющийся тепловой поток Пельтье формируется в одном направлении, в зависимости от полярности приложенного напряжения. Выделившиеся тепло Джоуля идёт на разогрев адиабатической камеры, а тепловой поток двыделенНог, создаваемый эффектом Пельтье, протекающий по тепловой цепи R д - В!х-$п, определяется выражением;
При тепловом равновесии системы элемент Пельтье - образец - адиабатическая камера должны выполнятся условия неразрывности теплового потока; I выделенное - ЧП - Ч X
Из выражения (2.18) выразим AUn и получим статическую характеристику системы элемент Пельтье - образец - адиабатическая камера в следующем виде: AUn = IR - К3б (anIR x j (2.19) Применение адиабатической камеры позволяет значительно упростить теплоизмерительную систему, так как отпадает необходимость в измерении температуры t3.
Таким образом следует, что термоэлектрический метод контроля теплофизических свойств твёрдых материалов заключается в том, что элемент Пельтье приводится в соприкосновение с исследуемым материалом, затем, на него подается ток и по изменению напряжения и тока элемента Пельтье определяют тепловое сопротивление материала.
Термоэлектрический метод измерения теплового сопротивления в системе элемент Пельтье - образец - элемент Пельтье - адиабатическая камера
Возможность измерения теплового сопротивления системой элемент Пельтье - образец - адиабатическая камера рис. 2.6 было показано выше. Время измерения можно ещё сократить, применив в системе элемент Пельтье - образец - адиабатическая камера два источником одномерного однонаправленного теплового потока (элемента Пельтье) рис. 2.9. Рис. 2.9 Тепловые потоки в системе элемент Пельтье - образец - элемент
ATRa - перепад температур в адиабатической камере. Примем, что тепловой поток в адиабатической камере представляет собой суперпозицию теплового потока Пельтье qn =ап-1 и теплового потока Джоуля qa=R3n-I2 генерируемых элементами Пельтье П1 и П2 (рис. 2.10). Так как
Джоулево тепло выделяющееся в элементе Пельтье П1 и П2 распространяется через две поверхности (обкладки) элемента в противоположные стороны, а выделяющийся тепловой поток Пельтье формируется в одном направлении, в зависимости от полярности приложенного напряжения. Выделившиеся тепло Джоуля идет на разогрев адиабатической камеры и образца.
Суммарный тепловой поток Пельтье q n создаваемый термоэлектрическими элементами Ш и П2, протекающий по тепловой цепи Ш- R x - П2 - Rla, определяется выражением (2.12) и зависит от силы тока протекающего через элементы П1 и П2 и тепловых сопротивлений R a - Rlx- R u. Чгп Ят+Я
Перепад температур ЛГШ на элементе Ш и тепловое сопротивление Rni, перепад температур АГп2 на элементе П2 и тепловое сопротивление R ш, перепад температур ATRX на тепловом сопротивлении Rlx и тепловое сопротивление R х, перепад температур АГЛа на тепловом сопротивлении Л в и тепловое сопротивление R a , при прохождении через элемент Пельтье электрического тока /, связанны следующим отношением:
Значение теплового сопротивления элементов П1 и П2 и тепловое сопротивление камеры Rla находится в процессе калибровки прибора.
Использование системы элемент Пельтье - образец - элемент Пельтье-адиабатическая камера позволяет сократить время измерения до нескольких десятков секунд.
Удельная теплоемкость - это одна из важнейших теплофизических характеристик вещества, знание которой совершенно необходимо при инженерно-конструкторских расчетах любых тепловых процессов, контроля качества изготовляемой продукции в различных областях производства.
Калибровка прибора КИТ-02Ц
В состав адаптер связи теплоизмерителыгой ячейки с компьютером (электронный блок) входят; стабилизированный источник питания, служит для подачи на элемент Пельтье стабилизированного тока [120], [121]. электронный ключ, для подачи на элемент Пельтье стабилизированного тока [122], [123], [124]. АЦП - аналоговоцифровой преобразователь, служит для преобразования аналоговых сигналов с элемента Пельтье в цифровой код [125], [126], [127], [128]. В качестве АЦП используется промышленный прибор фирмы L-card серии Е14-140 [129], [130], [131], [132]. Е-140 является малогабаритным многофункциональньм измерительным модулем, подсоединяемым к ПК через USB-интерфейс. Базовые функции Е-140: многоканальное АЦП с мультиплексированием каналов цифровой асинхронный ввод-вывод
Многоканальное 14-ти разрядное АЦП модуля Е-140 работает с 16-ю дифференциальными или 32-мя каналами с общей землей. Каждый из аналоговых каналов подключается к АЦП через программно управляемый аттенюатор, позволяющий задавать один из четырех диапазонов измерения напряжения. Модуль Е-140 обеспечивает непрерывный сбор аналоговых данных на частотах дискретизации АЦП от 0.122 до 100.0 кГц. Наличие специального входа-выхода синхронизации позволяет соединить несколько Е-140 по этим линиям по схеме один ведущий - один или несколько ведомых, позволяя аппаратно засинхронизировать моменты старта АЦП в нескольких модулях Е-140. Независимо от этого чисто аппаратного способа синхронизации, в Е-140 имеется отдельный вход программного прерывания контроллера.
Цифровой ввод-вывод представлен в виде 16 входных и 16 выходных цифровых ТТЛ-совместимых линий. Цифровые выводы по желанию пользователя могут быть переведены в третье состояние.
Двухканальный 12-ти разрядный ЦАП позволяет выставлять в асинхронном режиме постоянное напряжение на два независимых канала.
Малые габариты модуля и использование широко распространенного интерфейса USB делают Е-140 (рис. 4.3) удобным для организации полевых измерений, требующих высокую степень мобильности.
Контроль за измерением осуществляется с помощью специализированного ПО. После запуска программы на экране компьютера появляется рабочее окно программы (рис. 4.4). fE srOVoK
Рабочее окно программы содержит ряд кнопок управления режимом работы, индикаторную полосу процесса измерения, кнопку поля ввода параметров образца, таймер текущей продолжительности измерения, таблицу результатов измерения.
Ввод атрибутов образца (два поля для сечения образца в мм, поле толщины образца в мм (зависит от модификации прибора) и поле названия материала образца) осуществляется с помощью поля ввода атрибутов измеряемого образца (рис. 4.5).
Поле ввода атрибутов измеряемого образца При наличии и правильном подключении электронного блока к компьютеру данный индикатор успешного тестирования электронный блока активен и отображается зеленым свечением, в противном случае он принимает серый цвет.
Индикатор успешного тестирования электронного блока (Device). Индикатор процесса измерения расположен справа от таблицы измерений и состоит из 4-х информативных элементов (индикаторная полоса, индикаторная кнопка, текстовое поле состояния индикатора и информационное поле фазы измерения). Измерительный процесс состоит из серии 3-х основных фаз. Текущая фаза отображается на индикаторе так, как показано на рис. 4.7. При этом текущая фаза сопровождается информационным текстом справа от индикатора (подготовка, измерение, парковка (в различных модификациях)).
В таблице измерений автоматически отображаются записи измерений для данного протокола. При необходимости записи измерений данного протокола могут быть распечатаны на принтере нажатием на кнопку "Печать протокола". В данный протокол могут быть добавлены новые результаты измерений нажатием на кнопку "Старт измерения" и при правильном задании атрибутов измеряемого в данный момент образца.
Всплывающий список "Файл протоколов" Таблица записей и измерений расположена в левой части главного окна программы (рис. 4.11). В ней отображаются результаты текущих измерений образцов, которые могут быть распечатаны на принтере нажатием на кнопку "Печать протокола". Имеется возможность редактирования названия материала (например, при орфографической ошибке ввода) для конкретной записи измерения. Для этого левой кнопкой мыши выполнить двойной щелчок на требуемой записи в таблице измерений. В результате на экране монитора появляется окно редактирования, показавное нарис. 4.12.
Все кнопки управления главного окна программы имеют всплывающие подсказки их функционального назначения. Для этого достаточно поместить курсор мыши на нужную кнопку и подождать 2-3 сек.
Возможные ошибки пользователя в процессе работы с программой отображаются в виде окон сообщения с рекомендациями об их устранении[136].
Для калибровки использовались образцы из пенполистирола, оргстекла, алюминия и меди диаметром 15 и высотой 5 мм. В результате проведенной работы были получены следующие значения показания прибора на эталонных образцах (Таблица 4.1) [161]
