Koncepcja termicznej metody wspomagania identyfikacji ciał stałych i ich parametrów cieplnych

• Autorzy: Ligęza P.

Warianty tytułu

EN

Idea of thermal method for supporting the identification of solids and their thermal parameters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiona koncepcja nowej metody badawczej dotyczy opracowania struktur systemów i algorytmów pomiarowych termicznej metody wspomagania identyfikacji ciał stałych oraz ich parametrów cieplnych. Generalnie proces identyfikacji substancji polega na pomiarze i interpretacji wybranych, mierzalnych parametrów fizycznych, przy czym może to być proces pasywny, lub aktywny – związany z zastosowaniem sztucznie wprowadzonych oddziaływań zewnętrznych. Znaczna grupa z dotychczas stosowanych metod wymaga pobrania próbki substancji do wyznaczenia jej parametrów i identyfi kacji. Ponadto w celu prawidłowej identyfikacji substancji korzystne jest zastosowanie kilku uzupełniających się metod. Autor proponuje nową koncepcję metody wspomagania identyfikacji ciał stałych oraz ich parametrów cieplnych. Idea proponowanej metody pomiarowej polega na tym, że głowica pomiarowa zawierająca nagrzewany prądem elektrycznym rezystancyjny przetwornik temperatury utrzymywana jest w stabilnym kontakcie termicznym z badaną substancją, a poziom temperatury rezystancyjnego przetwornika temperatury zadawany jest poprzez sterowany układ stałotemperaturowy. Na podstawie pomiaru strumienia ciepła odbieranego z głowicy w różnych stanach nagrzania wyznaczane są parametry charakterystyczne układu głowica – substancja. Parametry te porównywane są z parametrami uzyskanymi dla różnych substancji w procesie wzorcowania układu, co pozwala na określenie korelacji parametrów wzorcowych i mierzonych, a tym samym na zaklasyfikowanie badanej substancji do danej klasy materiałów.

EN

The presented idea of new method concerns the development of structures of systems and measurement algorithms of new thermal method for supporting the identification of solids and their thermal parameters. In general, the research process of identification of materials is based on measurement and interpretation of selected measurable physical parameters. This process can either be passive or an active one, associated with employment of artificially introduced external influences. A large group of the methods of identification require a sample of the substance to be collected in order to determine its parameters and perform the identification. Finally, in order to correctly identify the substances it is preferable to use several mutually complementary methods. The authors of this project propose a concept of new method for supporting the identification of solids and their thermal parameters. The idea of the method is based on the fact that measuring head of the probe, comprising a resistance temperature converter heated by electric current, is continuously maintained in a stable thermal contact with the tested substance, while the temperature of the resistance temperature converter is controlled by the constant-current/temperature controlled system. The parameters characteristic of the head – substance system are determined based on measurement of the flux of heat transferred from the head in its various states of heating. These parameters are compared to parameters obtained for different substances used as standards during the system calibration process, which allows for a measured parameters to be correlated with calibration ones, classifying ultimately the tested substance into specific class of materials.

Słowa kluczowe

PL

metrologia; identyfikacja; parametry cieplne; ciało stałe; algorytmy pomiarowe; termodynamika

EN

metrology; identification; thermal parameter; solids; measurement algorithms; thermodynamics

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 18, nr 3
• Strony: 55--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Ligęza P.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Banwell C.N.: Fundamentals of Molecular Spectroscopy (Book); McGraw-Hill, 1994.
• [2] Doraiswamy L.K., Uner D.: Chemical Reaction Engineering: Beyond the Fundamentals (Book); CRC Press, 2014.
• [3] Czichos H., Saito T., Smith L.R.: Springer handbook of materials measurement methods (Book); Springer, 2006.
• [4] Ventura G., Perfetti M.: Thermal Properties of Solids at Room and Cryogenic (Book), Springer, 2014.
• [5] Bruun H.H.: Hot-wire Anemometry. Principles and Signal Analysis (Book); University Press, Oxford, 1995.
• [6] Boerefi jn R., Poletto M., Salatino P.: Analysis of the dynamics of heat transfer between a hot wire probe and gas fluidized beds; Powder Technology 102, 1, 1999.
• [7] Ligęza P.: A four-point constant-current/temperature controlled circuit for anemometric applications; Review of Scientific Instruments 71, 1, 2000.
• [8] Ligęza P.: Urządzenie i sposób wspomagania identyfikacji ciał stałych; Zgłoszenie patentowe do UPRP, 2015.
• [9] Elsner J.W., Drobniak S.: Metrologia turbulencji przepływów (Book); Zakł. Nar. im. Ossolińskich, 1995.
• [10] Liu H-B., Lin N., Pan S-S., Miao J., Norford L.K.: High Sensitivity, Miniature, Full 2-D Anemometer Based on MEMS Hot-Film Sensors; Sensors Journal, IEEE, 13, 5, 2013.
• [11] Ligęza P., Socha K.: Optimization of an algorithm for measurements of velocity vector components using a three-wire sensor; Review of Scientifi c Instruments 78, 2007.
• [12] Ligęza P.: Advanced Temperature Compensation and Correction Techniques in Thermal Anemometry; Instrumentation Science and Technology 43, 2015.
• [13] Ligęza P.: Simultaneous velocity and temperature measurements in transient gas flows (Book); SRMI PAS, 2009.
• [14] Ligęza P.: Compendium of Two-State Hot-Wire Anemometer Measurement Method (Book); SMRI PAS, 2012.
• [15] Ligęza P., Kęsek D.: Employment of temperature waves superposition in method of absolute measurement of gas flow velocities down to the sub 1 m/s range; Sensors and Actuators A Physical 228, 2015.
• [16] Gill P., Moghadam T.T., Ranjbar B.: Differential Scanning Calorimetry Techniques: Applications in Biology and Nanoscience; Journal of Biomolecular Techniques 21, 4, 2010.
• [17] Assy A., Gomès S.: Heat transfer at nanoscale contacts investigated with scanning thermal microscopy; Applied Physics Letters 107, 2015.
• [18] Pandya H.J., Park K., Desai J.P.: Design and fabrication of a flexible MEMS-based electro-mechanical sensor array for breast cancer diagnosis; Journal of Micromechanics and Microengineering 25, 7, 2015.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).