tify"> де - щільність результуючого теплового потоку;
- постійна Стефана-Больцмана (Вт/(м К 4);
-геометріческій фактор;
- наведений коефіцієнт випромінювання.
Теплообмін між теплим об'єктом T s і холодною довкіллям T amb відбувається шляхом конвекції і випромінювання:
(2.6)
Формули (2.4) і (2.6) стають ідентичними, якщо ввести комбінований коефіцієнт теплообміну з навколишнім середовищем:
(2.7)
Значення залежить від форми об'єкта та його орієнтації в просторі, а також від різниці температур T s - Т ать.
2.1 Теплофізичне опис дефектів
Внутрішні дефекти спотворюють регулярне протягом теплових потоків в об'єкті контролю і відповідно призводять до локальних температурним аномаліям, які передаються через матеріал об'єкта на його поверхню, де реєструються апаратурою теплового контролю (ТК) у вигляді температурних сигналів. [4]
Внутрішні дефекти різного виду описуються різними граничними умовами. Якщо дефект моделюють шаром чужорідного матеріалу, наприклад, газонаповненим проміжком між шарами композиту, на кордоні тіло - дефект мають місце умови нерозривності теплового потоку і температури:
, (2.1.1)
При введенні умов (2.1.1) необхідно вирішувати диференціальне рівняння теплопровідності не тільки в основному матеріалі, але також і в дефекті, зшиваючи рішення на кордоні дефект - основний матеріал. При цьому розподіл температури в об'єкті контролю буде залежати від теплопровідності і температуропровідності (теплоємності) дефекту.
Теплоємність дефекту може суттєво впливати на величину температурного сигналу і його тимчасове розвиток в ході нагріву - охолодження, якщо вона порівнянна з теплоємністю об'єкта контролю (у двосторонній процедурі ТК) або шару матеріалу над дефектом (в однобічній процедурою). Такі дефекти іноді називають ємнісними. Ємнісними дефектами є протипіхотні міни, що розміщуються в грунт на глибину до 10 см.
Вплив теплоємності дефекту також може бути помітним у разі обширних неглибоких розшарувань в композиційних матеріалах. Ємнісний характер дефекту відповідальний за так звану інверсію температурного сигналу, коли дефектна область над нізкотеплопроводного (повітряним) дефектом в однобічній процедурі ТК стає холодніше бездефектних областей, тобто lt; 0.
Якщо теплоємністю дефекту можна знехтувати, то його основною теплофізичної характеристикою є тепловий опір .Такие дефекти часто називають резистивними. На кордонах резистивних дефектів температура змінюється стрибкоподібно, а тепловий потік залишається нерозривним:
; , (2.1.2)
де і позначають передню і задню поверхню дефекту.
У зоні контакту двох шорсткуватих матеріалів виникає контактна тепловий опір raquo ;. Моделі ТК з резистивними дефектами мають більш простий вигляд і часто використовуються при розробці алгоритмів теплової дефектометріі.
. 2 Тепловий метод виявлення мін (ТМОМ) і пристрої для огляду мінних полів
Розрізняють пасивний і активний теплові методи виявлення мін. При пасивному ТМОМ аналіз теплових полів виробляють в процесі їх природного стану. Активний ТМОМ пропонує нагрів об'єкта зовнішнім джерелом енергії. Основною характеристикою температурного поля, що є індикатором хв, служить величина локального температурного перепаду. Координати місця перепаду, його рельєф або, іншими словами, топологія температурного поля і його величина є функцією великої кількості факторів. Ці чинники можна підрозділити на внутрішні і зовнішні. [4]
Внутрішні чинники визначаються теплофізичними властивостями контрольованого об'єкта, а також його геометричними параметрами. Вони визначають часові параметри процесу теплопередачі, в основному, процесу розвитку температурного перепаду. Зовнішніми факторами є характеристики процесу теплообміну на поверхні об'єкта контролю (найчастіше коефіцієнт конвективної тепловіддачі), потужність джерела нагрівання і швидкість його переміщення уздовж об'єкта контролю.
Основним інформаційним параметром при ТМОМ є локальна різниця температур між об'єктом і фоном. У кожному конкретному випадку слід оптимальним чином вибирати момент реєстрації tm температурного перепаду. Величина tm залежить від тепло- і температуропровідності вироби і грунту, а також глибини залягання міни. Момент часу настання максимального перепаду і глибина залягання зазвичай пов'язані лінійною залежністю, причому кут нахилу відповідної прямої за...
