System pomiarowy do testowania parametrów cieplnych materiałów termoizolacyjnych

• Autorzy: Chudzik S.

Warianty tytułu

EN

The measurement system for test of thermal parameters of heat insulation materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono koncepcję podręcznego systemu pomiarowego wykorzystującego odpowiednią sondę cieplną do doraźnej kontroli parametrów cieplnych materiałów termoizolacyjnych. Przedstawiony system pomiarowy wykorzystuje sztuczne sieci neuronowe do rozwiązania współczynnikowego zagadnienia odwrotnego dyfuzji ciepła w materiale. Symulacje zjawiska dyfuzji ciepła oraz proces uczenia sieci neuronowej przeprowadzono w środowisku programowym MATLAB. Otrzymane wyniki przeprowadzonego eksperymentu wskazują, że istnieje możliwość wykorzystania w praktyce przedstawianej koncepcji systemu pomiarowego wykorzystującego do rozwiązania zagadnienia odwrotnego sieć neuronową. Koncepcja ta pozwala zbudować system pomiarowy na bazie prostego mikrokontrolera, w którego programie można zaimplementować strukturę nauczonej sieci.

EN

The article presents a prototype of a measurement system with a hot probe, designed for testing thermal parameters of heat insulation materials. The proposition is to use a hot probe with an auxiliary thermometer and a trained artificial neural network to determine parameters of thermal insulation materials. The network is trained on data extracted from a nonstationary two-dimensional heat conduction model inside a sample of material with a hot probe and an auxiliary thermometer. The significant heat capacity of the probe handle is taken into account in the model. To solve the system of partial differential equations describing the model, the finite element method (FEM) was applied. The artificial neural network (ANN) is used to estimate coefficients of the inverse heat conduction problem for a solid. The network determines values of the effective thermal conductivity and effective thermal diffusivity on the basis of temperature responses of the hot probe and the auxiliary thermometer. All calculations, like FEM, training and testing processes, were conducted in the MATLAB environment. The results of the experiment are also presented. The proposed measurement system for parameters testing is suitable for temporary measurements in a building site or factory.

Słowa kluczowe

PL

współczynnik przewodzenia ciepła; sztuczne sieci neuronowe; dyfuzja ciepła odwrotna; elektrotechnika

EN

thermal conductivity; artificial neural networks; inverse heat conduction; electrical technology

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 87, nr 9a
• Strony: 142--148
• Opis fizyczny: Bibliogr. 54 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chudzik S.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Elektroniki i Systemów Sterowania, ul. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa,

Bibliografia

• [1] Praca zbiorowa, Pomiary cieplne, WNT, Warszawa 1995.
• [2] Koniorczyk P., Wykorzystanie aparatów p"ytowych z ochronn% p"yt% ciepln% do pomiarów przewodno$ci cieplnej materia"ów izolacyjnych, Ciep$ownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 6 (1987), 136-138.
• [3] Minkina W. , Chudzik S., Pomiary parametrów cieplnych materia"ów termoizolacyjnych – przyrz%dy i metody, Wydawnictwo Politechniki Cz!stochowskiej, Cz!stochowa 2004, ISBN 83-7193-216-2.
• [4] Chudzik S. , Minkina W. , Dynamic method to determine thermal parameters of heat-insulating materials, TEMPMEKO’2001, 8th International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Sciene, IMEKO TC 12, 19-21.06.2001, Berlin (Germany), Vol. II, 963-968.
• [5] Boer J. , Butter J . , Grosskopf B. , Jeschke P. , Hot wire technique for determining high thermal conductivities, Refractories Journal, 55 (1980) 22.
• [6] Bouguerra O. , Ait-Mokhtar , Amiri M. , Diop B. , Measurement of thermal conductivity, thermal diffusivity and heat capacity of highly porous building materials using transient plane source technique, Int. Comm Heat Mass Transfer, 28 (2001) 1065-1078.
• [7] Gajda J. Sz yper M., Modelowanie i badania symulacyjne systemów pomiarowych; Nak"adem Akademii Górniczo- Hutniczej, Firma Jartek s.c., Kraków 1998.
• [8] Praca zbiorowa, red. Szargut J ., Modelowanie numeryczne pól temperatury ; WNT, Warszawa 1992.
• [9] Tadeusiewicz R. , Sieci neuronowe, Akademicka Oficyna Wydawnicza RM, Warszawa 1993.
• [10] Osowski S., Sieci neuronowe w ujęciu algorytmicznym, WNT Warszawa 1996.
• [11] Beck J.V. , Inverse Heat Conduction, A Wiley-Intersc. Publ. 1985.
• [12] Alifanov O. , Ar t yukhin E. , Rumyantsev S. , Extreme Methods for solving Ill-Posed Problems with Applications to Inverse Heat Transfer Problems, New York, 1995.
• [13] Taler J. , Teoria i praktyka identyfikacji procesów przep"ywu ciep"a, Ossolineum, Wroc"aw 1995.
• [14] Chudzik S. , The idea of using artificial neural network in measurement system with hot probe for testing parameters of heat-insulating materials, Measurement, 42 (2009), 764–770.
• [15] Terpiłows ki J.: „Pomiary dyfuzyjności cieplnej ciał stałych”, Zeszyty Naukowe Politechniki (ódzkiej, 101 (1991), n.606, 161-191.
• [16] Kucharski D. , Niedba"a R. , Wp"yw parametrów materia"owych zewn!trznych przegród budowlanych na ogrzewanie pomieszcze', Przegl%d Elektrotechniczny, 80 (2004) n.3, 215-220