izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2022-5-69-75izmertech-1578Research ArticleТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯTHERMOPHYSIC MEASUREMENTSСравнение метрологических характеристик методов неразрушающего контроля коэффициента диффузии в тонких пористых материалахComparison of metrological characteristics of diffusion coefficient non-destructive testing methods in thin porous materialshttps://orcid.org/0000-0002-5424-6693БеляевВ. П.BelyaevV. P.

Вадим Павлович Беляев

Тамбов

Vadim P. Belyaev

Tambov

belvp8@rambler.ruБеляевМ. П.BelyaevM. P.

Максим Павлович Беляев

Тамбов

Maksim P. Belyaev

Tambov

belyaev_mp@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1423-0002МищенкоС. В.MishchenkoS. V.

Сергей Владимирович Мищенко

Тамбов

Sergey V. Mishchenko

Tambov

msv@mail.tstu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4277-8366БеляевП. С.BelyaevP. S.

Павел Серафимович Беляев

Тамбов

Pavel S. Belyaev

Tambov 

bps800@yandex.ruТамбовский государственный технический университетРоссияTambov State Technical UniversityRussian Federation202204052023056975Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1578

Изучены проблемы недостаточной оперативности и точности методов неразрушающего контроля коэффициента диффузии в тонких пористых материалах. Производительность исследований коэффициента диффузии традиционными методами низка из-за необходимости длительной градуировки преобразователей концентрации диффузанта в пористом материале. Рассмотрены два метода, позволяющие определять коэффициент диффузии в отсутствие реальной статической характеристики применяемого преобразователя концентрации диффузанта. Метод I жёстко привязан к необходимости фиксирования момента времени, соответствовавшего максимуму концентрации диффузанта после нанесения импульсного воздействия. При определении искомого коэффициента методом II возможен выбор двух одинаковых значений выходной характеристики преобразователя после импульсного воздействия с фиксированием соответствующих им моментов времени. Проведено сравнение указанных методов. Исследованы погрешности определения искомого коэффициента в сопоставимых условиях двумя методами. Проанализирована возможность снижения результирующей погрешности метода II за счёт выбора величин, входящих в расчётное выражение. Результаты исследования будут полезны при производстве и эксплуатации изделий из пористых материалов.

The problem of insufficient efficiency and accuracy of diffusion coefficient non-destructive testing methods in thin porous materials is studied. The productivity of diffusion coefficient studies by traditional methods is low due to the need for long-term calibration of diffusant concentration converters in a porous materials. Two methods that make it possible to determine the desired coefficient in the absence of a real static characteristic for the applied diffusant concentration converter are considered. Method I is rigidly tied to fix the time moment, which corresponds to the maximum diffusant concentration after the application of the pulsed action. When determining the desired coefficient by method II, it is possible to select two identical values of the converter output characteristics after a pulse action with fixing the corresponding time points. The comparison of these methods is carried out. The errors of determining the desired coefficient under comparable conditions are investigated by two methods. The possibility of reducing the resulting error for method II by selecting the values included in the calculated expression is analyzed. The results of the study will be useful in the production and operation of products made from porous materials.

методы неразрушающего контроляпористый материалкоэффициент диффузииимпульсное воздействиеметрологические характеристикиmethods of non-destructive testingporous materialdiffusion coefficientpulse actionmetrological characteristicsReferencesКаблов Е. Н. Материалы нового поколения и цифровые технологии их переработки // Вестник Российской академии наук. 2020. Т. 90. № 4. С. 331–334. https://doi.org/10.31857/S0869587320040052Kablov E. N., Herald of the Russian Academy of Sciences, 2020, vol. 90, no. 2, pp. 225–228. https://doi.org/10.1134/S1019331620020124Гаршин А. П., Кулик В. И., Матвеев С. А., Нилов А. С. Современные технологии получения волокнисто-армированных композиционных материалов с керамической огнеупорной матрицей // Новые огнеупоры. 2017. № 4. С. 20–35. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-4-20-35Garshin A. P., Kulik V. I., Matveev S. A., Nilov A. S., Refractories and Industrial Ceramics, 2017, vol. 58, no. 2, pp. 148– 161. https://doi.org/10.1007/s11148-017-0073-4Гладышева Т. В., Гладышев Н. Ф., Дворецкий С. И. Получение и свойства известкового хемосорбента с фторполимерной дисперсией // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. № 7. С. 955–958.Gladysheva T. V., Gladyshev N. F., Dvoretskii S. I., Russian Journal of Applied Chemistry, 2016, vol. 89, no. 7, pp. 1206– 1209. https://doi.org/10.1134/S1070427216070223Delgado J. M. P. Q., Ramos N. M. M., de Freitas V. P., Journal of Building Physics, 2012, vol. 35, no. 3, pp. 251–266. https://doi.org/10.1177/1744259111418331Delgado J. M. P. Q., Ramos N. M. M., de Freitas V. P., Journal of Building Physics, 2012, vol. 35, no. 3, pp. 251–266. https://doi.org/10.1177/1744259111418331Hallaji M., Seppänen A., Pour-Ghaz M., Cement and Concrete Research, 2015, vol. 69, pp. 10–18. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.11.007Hallaji M., Seppänen A., Pour-Ghaz M., Cement and Concrete Research, 2015, vol. 69, pp. 10–18. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.11.007Nizovtsev M. I., Stankus S. V., Sterlyagov A. N., Terekhov V. I., Khairulin R. A., Int. J. Heat Mass Transfer, 2008, vol. 51, no. 17, pp. 4161–4167. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.01.013Nizovtsev M. I., Stankus S. V., Sterlyagov A. N., Terekhov V. I., Khairulin R. A., Int. J. Heat Mass Transfer, 2008, vol. 51, no. 17, pp. 4161–4167. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.01.013Modern Drying Technology, vol. 2, Experimental Techniques, Ed. Mujumdar A. S., Tsotsas E., Weinheim, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, KGaA, 2009, 374 p.Modern Drying Technology, vol. 2, Experimental Techniques, Ed. Mujumdar A. S., Tsotsas E., Weinheim, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, KGaA, 2009, 374 p.Hibbe F., Caro J., Chmelik C., Huang A., Kirchner T., Ruthven D., Valiullin R., Kä rger J., Journal of the American Chemical Society, 2012, vol. 134, no. 18, pp. 7725–7732. https://doi.org/10.1021/ja211492bHibbe F., Caro J., Chmelik C., Huang A., Kirchner T., Ruthven D., Valiullin R., Kä rger J., Journal of the American Chemical Society, 2012, vol. 134, no. 18, pp. 7725–7732. https://doi.org/10.1021/ja211492bКотерева Т. В., Иконников В. Б., Гаврищук Е. М., Потапов А. М., Савин Д. В. Применение ИК микроскопии для прецизионного контроля диффузионных профилей распределения примесей железа и хрома в халькогенидах цинка // Журнал технической физики, 2018, т. 88, № 7. С. 1110–1115. https://doi.org/10.21883/JTF.2018.07.46189.2572Kotereva T. V., Ikonnikov V. B., Gavrishchuk E. M., Potapov A. M., Savin D. V., Technical Physics, 2018, vol. 63, no. 7, pp. 1079–1083. https://doi.org/10.1134/S1063784218070204Selivanova Z. M., Kurenkov D. S., Varepo L. G, Trapeznikova O. V., Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1791, 012110. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1791/1/012110Selivanova Z. M., Kurenkov D. S., Varepo L. G, Trapeznikova O. V., Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1791, 012110. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1791/1/012110Платунов Е. С., Баранов И. В., Буравой С. Е., Курепин В. В. Теплофизические измерения / Под ред. Е. С. Платунова. СПб.: СПбГУНиПТ, 2010. 738 с.Platunov E. S., Baranov I. V., Buravoi S. E., Kurepin V. V., Teplofi zicheskie izmereniya [Thermophysical measurements], Ed. Platunov E. S., St. Petersburg, SPbGUNiPT Publ., 2010, 738 p. (In Russ.)Mishchenko S. V., Belyaev P. S., Gladkikh V. A., Safronova E. N., Drying Technology, 1999, vol. 17, no. 10, pp. 2151–2167. https://doi.org/10.1080/07373939908917677Mishchenko S. V., Belyaev P. S., Gladkikh V. A., Safronova E. N., Drying Technology, 1999, vol. 17, no. 10, pp. 2151–2167. https://doi.org/10.1080/07373939908917677Мочалин С. Н., Исаева И. Н., Пономарев С. В. Выбор оптимальных условий измерения характеристик влагопереноса в тонколистовых капиллярно-пористых материалах методом«мгновенного» источника влаги // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2010. Т. 16. № 3. С. 533–545.Mochalin S. N., Isaeva I. N., Ponomarev S. V., The Choice of Optimal Measuring Conditions of Moisture Transfer in Thin Sheet Capillary Porous Materials by the Technique of “Prompt” Moisture Source, Transaction of the TSTU, 2010, vol. 16, no. 3, pp. 533–545 (In Russ.).Мочалин С. Н., Пономарев С. В. Измерение характеристик влагопереноса тонколистовых капиллярно-пористых материалов методом «мгновенного» источника влаги. М.: Издательство «Спектр», 2010. 100 с.Mochalin S. N., Ponomarev S. V., Izmerenie harakteristik vlagoperenosa tonkolistovyh kapilljarno-poristyh materialov metodom “mgnovennogo” istochnika vlagi [Measurement of moisture transfer characteristics of thin-sheet capillary-porous materials by the method of “instantaneous” source of moisture], Moscow, Spektr Publ., 2010, 100 p. (In Russ.)Беляев В. П., Мищенко С. В., Беляев П. С. Выбор оптимальных параметров режима измерений коэффициента диффузии растворителей при неразрушающем контроле изделий из капиллярно-пористых материалов // Измерительная техника. 2015. № 5. С. 68–71.Belyaev V. P., Mishchenko S. V., Belyaev P. S., Measurement Techniques, 2015, vol. 58, no. 5, pp. 574–579. https://doi.org/10.1007/s11018-015-0756-5Беляев В. П., Мищенко С. В., Беляев П. С. Исследование коэффициента диффузии в тонких изделиях из пористых материалов // Журнал технической физики, 2019, т. 89, № 10. С. 1630–1634. https://doi.org/10.21883/JTF.2019.10.48184.420-18Belyaev V. P., Mishchenko S. V., Belyaev P. S., Technical Physics, 2019, vol. 64, no. 10, pp. 1544–1547. https://doi.org/10.1134/S1063784219100050Belyaev V. P., Varepo L. G., Belyaev P. S., Belousov O. A., Pudovkin A. P., AIP Conference Proceedings, 2019, vol. 2141, iss. 1, 050017. https://doi.org/10.1063/1.5122160Belyaev V. P., Varepo L. G., Belyaev P. S., Belousov O. A., Pudovkin A. P., AIP Conference Proceedings, 2019, vol. 2141, iss. 1, 050017. https://doi.org/10.1063/1.5122160Пономарев С. В., Мищенко С. В., Дивин А. Г., Вертоградский В. А., Чуриков А. А. Теоретические и практические основы теплофизических измерений / Под ред. С. В. Пономарева. М.: Физматлит, 2008. 408 с.Ponomarev S. V., Mishchenko S. V., Divin A. G., Vertogradskii V. A., Churikov A. A., Teoreticheskie i prakticheskie osnovy teplofi zicheskikh izmerenii [Theoretical and practical foundations of thermophysical measurements], Ed. Ponomarev S. V., Moscow, Fizmatlit Publ., 2008, 408 p. (In Russ.)Беляев В. П., Беляев М. П., Мищенко С. В., Беляев П. С. Проектирование измерительного устройства для определения коэффициента диффузии растворителей в тонких изделиях из капиллярно-пористых материалов // Измерительная техника. 2013. № 10. С. 65–69.Belyaev V. P., Belyaev М. P., Mishchenko S. V., Belyaev P. S., Measurement Techniques, 2014, vol. 56, no. 10, pp. 1190–1196. https://doi.org/10.1007/s11018-014-0353-zШашков А. Г., Волохов Г. М., Абраменко Т. Н., Козлов В. П. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. М.: Энергия, 1973. 336 с.Shashkov A. G., Volohov G. M., Abramenko T. N., Kozlov V. P., Metody opredelenija teploprovodnosti i temperaturoprovodnosti [Methods for determining thermal conductivity and thermal diff usivity], Moscow, Jenergija Publ., 1973, 336 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.