في مجال علم المواد والهندسة ، دقة قياس الخواص الحرارية للمواد ( مثل الموصلية الحرارية ، انتشارية الحراري و السعة الحرارية النوعية ) أمر بالغ الأهمية لفهم السلوك الحراري للمواد ، وتحسين خصائص المواد ، وتصميم نظام إدارة الحرارية عالية الكفاءة . الوقت المجال انعكاس حراري نظام القياس ( tdtr ) هو نوع من عدم الاتصال قياس الخواص الحرارية التكنولوجيا ، وقد تم على نطاق واسع المعنية في السنوات الأخيرة . في هذه الورقة ، من حيث المبدأ ، والمكونات الأساسية من الوقت المجال انعكاس حراري نظام القياس ، فضلا عن القيمة الأساسية في قياس الخواص الحرارية للمواد التي سيتم تحليلها .

أولاً - المبادئ

على أساس مبدأ الانعكاس الحراري ، الخواص الحرارية للمواد التي تم الحصول عليها عن طريق قياس الانعكاس الناجم عن التغيرات في درجة الحرارة السطحية . المبادئ الأساسية هي كما يلي :

عندما يتم تسخين سطح المواد ، وارتفاع درجة الحرارة السطحية يمكن أن يؤدي إلى تغيير الانعكاس . هذا الاختلاف في الانعكاس هو وثيق الصلة الحرارية الممتلكات المادية من المواد . المعلمات مثل الموصلية الحرارية ، انتشارية الحراري و السعة الحرارية النوعية من المواد التي يمكن استخلاصه من خلال قياس دقيق الانعكاس مع الوقت .

1 - مبدأ الانعكاس الحراري

الانعكاس على سطح المواد تختلف مع درجة الحرارة ، والتي يمكن قياسها من خلال دقة عالية البصرية نظام الكشف . عندما يتم تسخين سطح المواد ، تغيير الانعكاس يتناسب مع درجة حرارة السطح . من خلال قياس التغيرات في الانعكاس ، والتغيرات في درجة الحرارة على سطح المواد يمكن الحصول عليها بشكل غير مباشر .

2 . الليزر التدفئة والكشف

اثنين من أشعة الليزر تستخدم عادة : واحد يستخدم لتسخين سطح المواد ، والآخر يستخدم للكشف عن التغيرات في الانعكاس . الليزر التدفئة تنتج عابر التغيرات في درجة الحرارة على سطح المواد ، في حين أن الكشف عن الليزر يقيس التغيرات في الانعكاس . من خلال تحليل منحنى الانعكاس مع الوقت ، الخواص الحرارية للمواد يمكن استخراجها .

العنصر الأساسي

الوقت المجال انعكاس الحرارة نظام القياس يتكون من عدة مكونات رئيسية ، كل منها يلعب دورا هاما في قياس الدقة والموثوقية .

نظام ليزر

نظام ليزر هو جزء أساسي من الوقت المجال انعكاس الحرارة نظام القياس ، بما في ذلك التدفئة ليزر للكشف عن الليزر . الليزر التدفئة عادة ما يستخدم الليزر النبضي ، يمكن أن توفر الطاقة العالية في وقت قصير ، تدفئة سطح المواد بسرعة . الكشف عن الليزر المستخدمة لقياس التغيرات في الانعكاس ، وعادة ما تستخدم الليزر موجة مستمرة لضمان دقة عالية والاستقرار في القياس .

2 - نظام الكشف البصري

نظام الكشف البصري يستخدم لقياس التغيرات في الانعكاس . عالية الدقة photodetector البصرية فلتر يمكن التقاط بدقة التغيرات في الضوء المنعكس وتحويلها إلى إشارات كهربائية . هذه الإشارات يتم تضخيمها ومعالجتها من أجل تحليل الخصائص الحرارية للمواد .

3 - نظام الحصول على البيانات وتحليلها

نظام الحصول على البيانات وتحليلها هو المسؤول عن تسجيل ومعالجة البيانات المقاسة . عالية الدقة بطاقة الحصول على البيانات يمكن أن تسجل في الوقت الحقيقي تغيير الانعكاس ، في حين أن برامج التحليل المتقدمة المستخدمة لاستخراج الخصائص الحرارية المعلمات . من خلال خوارزمية معقدة ونموذج تحليل البرمجيات يمكن حساب الموصلية الحرارية ، انتشارية الحراري و السعة الحرارية النوعية من المواد بدقة من منحنى الانعكاس .

القيمة الأساسية الحرارية اختبار المواد

هذه القيم تجعل من أداة هامة في مجال البحوث العلمية والتطبيقات الصناعية من المواد .

1 . قياس عدم الاتصال

الطريقة التقليدية لقياس الخواص الحرارية عادة ما يتطلب الاتصال قياس ، والتي قد تسبب الضرر أو التلوث على سطح المواد . الوقت المجال انعكاس الحرارة نظام القياس يعتمد على تقنية قياس عدم الاتصال ، وبالتالي تجنب الاتصال المباشر على سطح المواد ، وخاصة مناسبة لقياس المواد الحساسة و nanostructures . . . . . . .

2 . عالية الدقة وعالية الدقة

يمكن أن توفر دقة عالية وعالية الدقة الحرارية قياس النتائج . من خلال التحكم بدقة نبضات الليزر عالية الدقة البصرية نظام الكشف ، والتغيرات في درجة الحرارة الصغيرة وسرعة الاستجابة الحرارية يمكن قياسها . هذه القدرة على قياس عالية الدقة تمكن النظام من الكشف عن تغيير طفيف في الخصائص الحرارية للمواد ، وتوفير المزيد من المعلومات عن المواد البحث .

3 . متعدد المعلمة قياس

ليس فقط الموصلية الحرارية من المواد يمكن قياسها ، ولكن أيضا انتشارية الحراري و السعة الحرارية النوعية يمكن قياسها في وقت واحد . هذا النوع من القدرة على قياس متعددة المعلمة يجعل النظام قادرا على تقييم الأداء الحراري من المواد تماما ، وتوفير بيانات أكثر شمولا لدعم تصميم وتحسين المواد .

4 - تنطبق على مجموعة متنوعة من المواد

مناسبة لمجموعة متنوعة من المواد ، بما في ذلك المعادن ، أشباه الموصلات ، عوازل ، والمواد المركبة . بغض النظر عن الموصلية الحرارية من المواد ، ونظام يمكن أن توفر نتائج قياس موثوق بها . هذا النوع من التطبيق على نطاق واسع يجعل النظام قيمة هامة في مادة العلوم والبحوث والتطبيقات الصناعية .

5 - القياس السريع والتغذية المرتدة في الوقت الحقيقي

يمكن الانتهاء من قياس في وقت قصير ، وتوفير بيانات سريعة الحرارية الممتلكات . هذه القدرة على قياس سريع هو مناسبة خاصة على الخط اختبار ومراقبة الجودة في الإنتاج الصناعي . وفي الوقت نفسه ، فإن النظام يمكن أن تغذي نتائج القياس في الوقت الحقيقي ، ومساعدة الباحثين على ضبط الظروف التجريبية في الوقت المناسب ، وتحسين عملية القياس .

رابعاً - ملخص

المجال الزمني الانعكاس الحراري ( TDR ) نظام القياس هو نوع من تقنية قياس الخصائص الحرارية ، التي أصبحت تدريجيا أداة هامة لقياس الخصائص الحرارية للمواد بسبب مزاياها الأساسية مثل عدم الاتصال قياس ، عالية الدقة ، وارتفاع القرار ، متعدد المعلمة قياس ، تطبيق واسع النطاق من المواد ، وقياس سريع في الوقت الحقيقي التغذية المرتدة . من خلال قياس الانعكاس على سطح المواد بدقة ، يمكن للنظام بدقة استخراج الموصلية الحرارية ، الحرارية الانتشارية و السعة الحرارية النوعية من المواد .