3. Źródła błędów

Model matematyczny opisujący zjawiska transportu ciepła opracowany dla LFM postuluje trudne
do osiągniecia, idealne warunki pomiaru:

nieskończenie krótki czas trwania impulsu

brak strat ciepła (zarówno konwekcyjnych jak i radiacyjnych)

grubość próbki bardzo małą w porównaiu do pozostałych wymiarów (a więc również w
porównaniu ze średnicą wiązki promieniowania laserowego)

źródło ciepła nieskończenie cienkie w porównaniu z grubością próbki

jednorodny (izotropowy) materiał

jednorodne (w czasie i przestrzeni) źródło ciepła

Zbyt duże odstępstwa od tych warunków powodują powstawanie znaczących błędów w obliczanych
wartościach współczynnika wyrównywania temperatury. Do głównych efektów nie uwzględnianych
przez ten model należy zaliczyć:

1. efekty skończonego czasu trwania impulsu ciepła (impulsu laserowego) występujące głównie

dla cienkich próbek materiałów dobrze przewodzących ciepło. Z obliczeń przedstawionych
przez Heckmana [

12

] wynika, że wystarcza, aby impuls promieniowania był krótszy 20 razy

od czasu t

0.5

, żeby można było pominąć te efekty.

2. radiacyjne straty ciepła z powierzchni (szczególnie frontowej) próbki - efekt ten występuje

głównie w przypadku masywnych próbek znajdujących się w wysokich temperaturach lub
absorbujących znaczne ilości ciepła (co powoduje znaczny wzrost temperatury w warstwie
będącej źródłem ciepła).

3. konwekcyjne straty ciepła mające miejsce w przypadku grubych próbek materiałów o

stosunkowo małym współczynniku wyrównywania temperatury, czyli wtedy, gdy czas
potrzebny tylnej powierzchni do osiągnięcia swojej maksymalnej temperatury jest bardzo
długi.

4. efekty związane z niejednorodnością przestrzenną powierzchniowego źródła ciepła, której

przyczyną może być niejednorodność wiązki promieniowania laserowego, nierówna
(chropowata lub falista) powierzchnia frontowa, niejednorodna przypowierzchniowa warstwa
materiały (pory, mikropęknięcia itp.).

5. zakłócenia w polu temperatury wywołane

przemianami fazowymi

.

6. zmiany kształtu historii temperatury spowodowane transportem masy we wnętrzu próbki (np.

pary wodnej w ciele porowatym)

7. występowanie "pasożytniczych" pojemności iceplnych źródła ciepła oraz czujnika

temperatury, występujące głównie dla małych próbek materiałów o stosunkowo małym cieple
właściwym i dużym współczynniku wyrównywania temperatury.

Poprzednia strona

Następna strona

Strona 1 z 1

Laserowa Metoda Impulsowa 2b

2008-10-09

http://lodd.p.lodz.pl/ekon/lfm2b.htm