Badania dyfuzyjności cieplnej struktur kompozytowych metodą wymuszeń okresowych z termowizyjnym pomiarem temperatury

Praca dotyczy badań właściwości cieplnych cienkościennych struktur kompozytowych. Ze względu na ograniczenia metrologiczne uwarunkowane strukturą materiału zastosowanie standardowych metod pomiaru dyfuzyjności cieplnej do badań cienkościennych próbek niejednorodnych jest kłopotliwe i nie zawsze zapewnia możliwość uzyskania w pełni wiarygodnych wyników. W niniejszym przypadku zastosowano zmodyfikowaną metodę wymuszeń okresowych. Dyfuzyjność cieplną wyznaczano na podstawie analizy tłumienia amplitudy i przesunięcia fazowego sygnału okresowych zmian temperatury w badanej próbce płaskiej. Procedura taka umożliwia wzajemną weryfikację wyników. Badano dwie próbki tego samego kompozytu o różnych właściwościach kierunkowych. Eksperymenty wykonano w temperaturze pokojowej. Podczas badań testowano zastosowanie kamery termowizyjnej w układzie pomiaru temperatury. Wykazano korzyści z określania uśrednionej temperatury powierzchni. Badania potwierdziły przydatność metody do określania różnic anizotropii dyfuzyjności cieplnej materiału.

The paper deals with thermal diffusivity measurements of thin-walled composites. Because of certain limitations of standard thermal property investigation techniques resulting from anisotropic structure of the investigated material, a modified thermal wave technique has been applied. The thermal diffusivity of the flat sample has been calculated from the attenuation of temperature oscillations generated by a Peltier's device and from the phase difference analysis. Such a procedure enables immediate data verification. Two samples of the same composite structure of different directional properties have been investigated. The experiments have been performed at the room temperature. During measurements application of the IR imaging camera for the temperature detection has been tested. There have been shown advantages of measuring the surface averaged temperature. The experiments have proved the usefulness of both applied methodology and apparatus.