【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量，特別是涉及一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置及其測量方法。
技術(shù)介紹
1、導(dǎo)熱系數(shù)是衡量物體熱物性的基本參數(shù)之一，異性塊狀材料常見于航空航天，石油開采，巖石挖掘，地?zé)衢_發(fā)，凍土工程等相關(guān)領(lǐng)域，準(zhǔn)確的導(dǎo)熱系數(shù)測量可以更好的分析巖石的演化歷史，凍土的循環(huán)特性以及模擬石油開采過程中巖土周圍溫度場的分布特征并以此進(jìn)行熱防護(hù)，因此，準(zhǔn)確高效地測量異性塊狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)具有重要的實(shí)踐和理論意義。
2、對于導(dǎo)熱系數(shù)的測量來說總體可以分為穩(wěn)態(tài)法與非穩(wěn)態(tài)法，穩(wěn)態(tài)法是待測樣品壓縮到標(biāo)準(zhǔn)化的材料板中，利用定溫度梯度下的平衡熱流計(jì)計(jì)算出導(dǎo)熱系數(shù)，由于需要將材料變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的形狀這類的測量是破壞性，并且對于多孔材料來說無法適用，對于非穩(wěn)態(tài)法來說導(dǎo)熱掃描和線源技術(shù)是常用的兩種方式，將熱源和熱傳感器以相同的速度移動并彼此間保持恒定的距離，通過測量熱傳感器的溫度信號隨距離的變化獲得導(dǎo)熱系數(shù)，這類方式通常測量時(shí)間較長，并且對于導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料熱傳感器的溫度信號較弱會產(chǎn)生較大的誤差。
3、但是上述的導(dǎo)熱系數(shù)的測量方法或多或少的存在一下幾個問題：在選擇加熱點(diǎn)時(shí)存在隨機(jī)性，有時(shí)選取的測量點(diǎn)溫升信號不明顯導(dǎo)致測量的誤差較大；對于多孔材料無法準(zhǔn)確的獲得其導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙分布之間的規(guī)律。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)旨在提出一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置及其測量方法,以解決現(xiàn)有測量裝置在選擇加熱點(diǎn)時(shí)存在隨機(jī)性，有時(shí)選取的測量點(diǎn)溫升信號不明顯導(dǎo)致測量的誤
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置，包括ct探測器、三維掃描儀、計(jì)算系統(tǒng)、脈沖光源系統(tǒng)、溫度探測裝置、搖臂、轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌以及水平移動機(jī)構(gòu)，所述水平移動機(jī)構(gòu)設(shè)置在試驗(yàn)臺上，所述轉(zhuǎn)臺安裝在水平移動機(jī)構(gòu)上，所述三維掃描儀安裝在水平移動機(jī)構(gòu)的側(cè)面，所述ct探測器位于水平移動機(jī)構(gòu)上的一端上方且安裝在試驗(yàn)臺上，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌安裝在水平移動機(jī)構(gòu)的另一端，所述溫度探測裝置安裝在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌上，所述搖臂安裝在試驗(yàn)臺上且與水平移動機(jī)構(gòu)側(cè)面貼合設(shè)置，所述脈沖光源系統(tǒng)安裝在搖臂上，所述ct探測器、三維掃描儀、脈沖光源系統(tǒng)、溫度探測裝置、搖臂、轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌以及水平移動機(jī)構(gòu)皆通過控制線與計(jì)算系統(tǒng)連接，所述轉(zhuǎn)臺上放置有待檢測樣品。
4、更進(jìn)一步的，所述水平移動機(jī)構(gòu)包括移動導(dǎo)軌和移動滑塊，所述移動滑塊滑動安裝在移動導(dǎo)軌上，所述移動導(dǎo)軌安裝在試驗(yàn)臺上，所述轉(zhuǎn)臺安裝在移動滑塊上。
5、更進(jìn)一步的，所述移動導(dǎo)軌和轉(zhuǎn)臺的控制模塊皆通過控制線與計(jì)算系統(tǒng)連接。
6、更進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌與搖臂的控制模塊皆通過控制線與計(jì)算系統(tǒng)連接。
7、更進(jìn)一步的，所述三維掃描儀掃描方向正對待檢測樣品。
8、一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置的測量方法，它包括以下步驟：
9、步驟1：將待檢測樣品放置在轉(zhuǎn)臺上；
10、步驟2：通過移動滑塊將待檢測樣品移動至三維掃描儀探測區(qū)域，通過三維掃描儀進(jìn)行掃描；
11、步驟3：判斷計(jì)算系統(tǒng)是否獲得三維掃描信號；
12、步驟4：獲得三維掃描信號后，通過移動滑塊將移動滑塊移動至ct探測器探測區(qū)域，通過ct探測器進(jìn)行探測；
13、步驟5：判斷計(jì)算系統(tǒng)是否獲得ct探測器的信號；
14、步驟6：獲得ct探測器的信號獲得后，計(jì)算系統(tǒng)計(jì)算出脈沖光源系統(tǒng)的光源最佳入射位置與溫度探測裝置最佳探測位置；
15、步驟7：然后控制轉(zhuǎn)臺、搖臂以及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌分別移動至相應(yīng)位置；
16、步驟8：脈沖光源系統(tǒng)發(fā)出能量，溫度探測裝置進(jìn)行探測并將溫升信息傳遞給計(jì)算系統(tǒng)；
17、步驟9：計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析獲得導(dǎo)熱系數(shù)。
18、更進(jìn)一步的，步驟3中未獲得三維掃描信號需重新通過三維掃描儀進(jìn)行掃描。
19、更進(jìn)一步的，步驟5中未獲得ct探測器的信號需重新通過ct探測器進(jìn)行探測。
20、更進(jìn)一步的，步驟6中計(jì)算系統(tǒng)通過遺傳算法優(yōu)化計(jì)算出脈沖光源系統(tǒng)的光源最佳入射位置與溫度探測裝置最佳探測位置。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：
22、1.本專利技術(shù)通過三維掃描儀的圖像采集以及計(jì)算系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)臺上方的待檢測樣品的旋轉(zhuǎn)可以獲得待檢測樣品的三維形貌。
23、2、本專利技術(shù)通過ct探測器能夠獲得待檢測樣品內(nèi)部的缺陷。
24、3、本專利技術(shù)通過ct探測器獲得節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)連線形式的不規(guī)則的帶有孔隙的三維結(jié)構(gòu)，以最佳入射點(diǎn)與最佳測量點(diǎn)為優(yōu)化變量，最佳熱響應(yīng)為目標(biāo)利用遺傳算法優(yōu)化出最佳的入射點(diǎn)與最佳的測量點(diǎn)。
25、3、本專利技術(shù)將三維掃描儀獲得的表面形貌與ct探測器獲得的內(nèi)部缺陷結(jié)合獲得待檢測樣品的立體三維結(jié)構(gòu)，并將數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)入計(jì)算系統(tǒng)，計(jì)算系統(tǒng)將導(dǎo)入的三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)連線的數(shù)據(jù)格式，通過遺傳算法優(yōu)化計(jì)算出最佳的光源位置以及溫度測量位置解決了傳統(tǒng)熱源法由于選線的隨機(jī)性導(dǎo)致的溫升信號不明顯而帶來測量誤差較大的問題。
26、4、本專利技術(shù)通過遺傳算法優(yōu)化出該裝置最佳的光源入射點(diǎn)與溫度測量點(diǎn)，建立瞬態(tài)的熱擴(kuò)散模型在定熱流密度邊界條件下測量熱源激勵點(diǎn)與溫度測量的溫度差，并以此反演得到該異性材料的導(dǎo)熱系數(shù)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置，其特征在于：包括CT探測器(1)、三維掃描儀(2)、計(jì)算系統(tǒng)(3)、脈沖光源系統(tǒng)(4)、溫度探測裝置(5)、搖臂(6)、轉(zhuǎn)臺(7)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌(8)以及水平移動機(jī)構(gòu)，所述水平移動機(jī)構(gòu)設(shè)置在試驗(yàn)臺上，所述轉(zhuǎn)臺(7)安裝在水平移動機(jī)構(gòu)上，所述三維掃描儀(2)安裝在水平移動機(jī)構(gòu)的側(cè)面，所述CT探測器(1)位于水平移動機(jī)構(gòu)上的一端上方且安裝在試驗(yàn)臺上，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌(8)安裝在水平移動機(jī)構(gòu)的另一端，所述溫度探測裝置(5)安裝在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌(8)上，所述搖臂(6)安裝在試驗(yàn)臺上且與水平移動機(jī)構(gòu)側(cè)面貼合設(shè)置，所述脈沖光源系統(tǒng)(4)安裝在搖臂(6)上，所述CT探測器(1)、三維掃描儀(2)、脈沖光源系統(tǒng)(4)、溫度探測裝置(5)、搖臂(6)、轉(zhuǎn)臺(7)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌(8)以及水平移動機(jī)構(gòu)皆通過控制線與計(jì)算系統(tǒng)(3)連接，所述轉(zhuǎn)臺(7)上放置有待檢測樣品(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述水平移動機(jī)構(gòu)包括移動導(dǎo)軌(9)和移動滑塊(9-1)，所述移動滑塊(9-1)滑動安裝在移動導(dǎo)軌(9)上，所述移動導(dǎo)軌(9
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述移動導(dǎo)軌(9)和轉(zhuǎn)臺(7)的控制模塊皆通過控制線與計(jì)算系統(tǒng)(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌(8)與搖臂(6)的控制模塊皆通過控制線與計(jì)算系統(tǒng)(3)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述三維掃描儀(2)掃描方向正對待檢測樣品(10)。
6.一種如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置的測量方法，其特征在于：它包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置的測量方法，其特征在于：步驟3中未獲得三維掃描信號需重新通過三維掃描儀(2)進(jìn)行掃描。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置的測量方法，其特征在于：步驟5中未獲得CT探測器(1)的信號需重新通過CT探測器(1)進(jìn)行探測。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置，其特征在于：步驟6中計(jì)算系統(tǒng)(3)通過遺傳算法優(yōu)化計(jì)算出脈沖光源系統(tǒng)(4)的光源最佳入射位置與溫度探測裝置(5)最佳探測位置。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置，其特征在于：包括ct探測器(1)、三維掃描儀(2)、計(jì)算系統(tǒng)(3)、脈沖光源系統(tǒng)(4)、溫度探測裝置(5)、搖臂(6)、轉(zhuǎn)臺(7)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌(8)以及水平移動機(jī)構(gòu)，所述水平移動機(jī)構(gòu)設(shè)置在試驗(yàn)臺上，所述轉(zhuǎn)臺(7)安裝在水平移動機(jī)構(gòu)上，所述三維掃描儀(2)安裝在水平移動機(jī)構(gòu)的側(cè)面，所述ct探測器(1)位于水平移動機(jī)構(gòu)上的一端上方且安裝在試驗(yàn)臺上，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌(8)安裝在水平移動機(jī)構(gòu)的另一端，所述溫度探測裝置(5)安裝在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌(8)上，所述搖臂(6)安裝在試驗(yàn)臺上且與水平移動機(jī)構(gòu)側(cè)面貼合設(shè)置，所述脈沖光源系統(tǒng)(4)安裝在搖臂(6)上，所述ct探測器(1)、三維掃描儀(2)、脈沖光源系統(tǒng)(4)、溫度探測裝置(5)、搖臂(6)、轉(zhuǎn)臺(7)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌(8)以及水平移動機(jī)構(gòu)皆通過控制線與計(jì)算系統(tǒng)(3)連接，所述轉(zhuǎn)臺(7)上放置有待檢測樣品(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不規(guī)則塊狀固體導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述水平移動機(jī)構(gòu)包括移動導(dǎo)軌(9)和移動滑塊(9-1)，所述移動滑塊(9-1)滑動安裝在移動導(dǎo)軌(9)上，所述移動導(dǎo)軌(9)安裝在試驗(yàn)臺上，所述轉(zhuǎn)臺(7)安裝在移動滑塊(9-1)上。
3.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭延銘，龔怡全，帥永，艾青，王兆龍，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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