Патентный поиск и оценка объекта промышленной собственности

Изотермическими тепловыми воздействиями  считают такие воздействия, при  которых температура какого-либо слоя тела изменяется скачком и сохраняется  постоянной на протяжении всего теплового  процесса. Задачи такого типа относятся к классу задач с граничными условиями первого рода, и они достаточно хорошо изучены [20].

В теплофизических измерениях, с точки  зрения простоты расчетных соотношений  и эксплуатационных возможностей, наибольший интерес представляют методы, позволяющие производить исследования на рабочих участках термограмм, где тепловой процесс проходит стадии регуляризации. Длительность и время появления таких участков связаны аналитическими зависимостями с ТФС нагреваемых образцов. Следует различать методы измерения ТФС, основанные на регулярном тепловом режиме, и методы, использующие регуляризацию тепловых оттоков в ограниченной локальной области исследуемого образца.

Анализ  литературных источников показал, что  наиболее точно учитываются как систематические, так и случайные погрешности в методах, основанных на регулярном тепловом режиме. А.В. Лыковым было показано, что регулярные тепловые режимы первого и второго рода имеют общее свойство, которое характеризуется независимостью от времени отношения теплового потока в любой точке тела к потоку тепла на его поверхности. В частном случае, когда на поверхности образца действует источник тепла 7

постоянной  мощности, в теле возникает стационарное поле тепловых потоков.

Характерной особенностью методов измерения  ТФС, основанных на регулярном тепловом режиме, является простота расчетных  формул. Математическая модель, описывающая  термограмму, чаще всего является линейной по параметрам или легко линеаризуется. Систематические погрешности учитываются  в виде независимых от времени  и простых по форме поправок. Однако основная часть этих методов базируется на моделях для тел конечных размеров (пластина, цилиндр, шар), в то время  как большая часть методов  НК базируется на моделях полупространства (плоского, цилиндрического, сферического) [21]. Можно показать, что вышеприведенное высказывание А.В. Лыкова применимо и для таких моделей. Однако в этом случае нужно говорить не о регулярном тепловом режиме для всего тела в целом (так как оно принимается неограниченным), а о регуляризации теплового процесса только для какой-то определенной области тела. Ход термограммы будет определяться, прежде всего, внутренними слоями исследуемого образца. Основными источниками систематических погрешностей в контактных неразрушающих методах контроля ТФС являются неучтенные процессы в области нагревателя и теплоприемников (термические сопротивления, теплоемкости и др.).

При практическом применении метода линейного мгновенного  источника тепла измерительные  операции осуществляют в определенном порядке:

1. В простейшем случае из исследуемого материала изготавливают две массивные (толстые) пластины. Толщина этих пластин должна не менее десяти-двадцати раз превышать расстояние между электронагревателем и измерителем температур.
2. Линейный нагреватель и измеритель температуры размещают между плоскими образцами.

В случае измерения трех плоских образцов, линейный электронагреватель и измеритель температуры размещают (строго 8

параллельно в одной плоскости) с разных сторон тонкой пластины 9

толщиной 2-3 мм, а затем  с двух сторон этой пластины устанавливают  массивные пластины.

Для уменьшения контактных тепловых сопротивлений рекомендуется  использоваться высокотеплопроводные смазки и обеспечить необходимую  постоянную силу сжатия системы, состоящей  из пластин из исследуемого материала  с размещенными между ними линейным нагревателем и измерителем температуры.

3. Получившуюся систему, включающую в себя пластины из исследуемого материала с зажатым между ними электронагревателем и измерителем температуры, в течение достаточно продолжительного времени выдерживают при постоянной температуре.
4. Активная часть эксперимента начинается в тот момент, когда на электронагреватель подается короткий электрический импульс. За время его воздействия в единице длины линейного электронагревателя выделяется некоторое количество тепла.

Чтобы в каждом эксперименте количество тепла, выделяющееся в единице  длины линейного нагревателя, было строго постоянным и одинаковым, необходимо обеспечить постоянство:

• сопротивления электронагревателя в каждом эксперименте;
• напряжения, подаваемого на электронагреватель;
• длительности электрического импульса, подаваемого на электронагреватель.

Тогда мощность, выделяющаяся в единице длины электронагревателя, и соответственно количество тепла, выделяющегося в единице длины  электронагревателя, будут постоянными  в каждом эксперименте.

5. После воздействия мгновенного линейного источника тепла на протяжении всей активной стадии эксперимента осуществляют измерения и регистрацию температуры по сигналу измерителя температуры. В большинстве случаев регистрацию температуры ведут с постоянным временным шагом.

Примечание. В связи с малой длительностью активной стадии эксперимента некоторые начинающие исследователи называют метода мгновенного источника тепла экспресс-методом. Такое название следует считать ошибочным. Несмотря на чрезвычайно малую длительность активной стадии эксперимента (обычно не более 2-5 минут), метод мгновенного источника тепла требует до 2-10 часов для предварительной выдержки образцов, поэтому суммарная продолжительность экспериментального измерения теплофизических свойств такими методами, как правильно, не меньше. Чем экспериментов, базирующихся на стационарных методах измерения теплопроводности.

6. После завершения активной стадии эксперимента по измеренным значениям вычисляют искомые теплофизические свойства исследуемого вещества по расчетным формулам [5].

 

 

10

2. Определение классификационных  индексов по МПК

 

Определение разделов, классов, подклассов, групп и подгрупп

МПК (8 редакция)

 

Раздел МПК – Раздел G – Физика.

 

G01N - Исследование или  анализ материалов путем определения  их химических или физических  свойств (разделение материалов  вообще  B 01D, B 01J, B 03, B 07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например  B 01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов  C 12M, C 12Q; исследование грунта основания на стройплощадке  E 02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов  F 01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см.  G 01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание или определение свойств конструкций  G 01M; измерение или исследование электрических или магнитных свойств материалов  G 01R; системы вообще для определения расстояния, скорости или наличия с использованием эффектов распространения, например эффекта Доплера, измерение времени распространения отраженных или переизлученных радиоволн; аналогичные устройства с использованием других волн  G 01S; определение чувствительности, зернистости или плотности фотографических материалов  G 03C 5/02; испытание составных частей ядерных реакторов  G 21C 17/00)

11

 

G01N 25/00	Исследование или анализ материалов с помощью тепловых средств ( 3/00 - 23/00 имеют преимущество)
G01N 25/02   .исследование фазовых изменений;  исследование процесса спекания G01N 25/04   ..точки плавления; точки замерзания; температуры размягчения G01N 25/06   ...анализ путем измерения изменения  точки замерзания G01N 25/08   ..точки кипения G01N 25/10   ...анализ путем измерения изменений  точки кипения G01N 25/12   ..критической точки; прочих фазовых  изменений G01N 25/14   .с помощью перегонки, экстрагирования, возгонки, конденсации, замораживания или кристаллизации ( 25/02 имеет преимущество) G01N 25/16   .путем определения коэффициента  теплового расширения G01N 25/18   .путем определения коэффициента  теплопроводности (с помощью калориметрических  измерений  25/20; путем измерения сопротивления электрически нагреваемого тела  27/18) G01N 25/20   .с помощью калориметрических  измерений, например путем измерения  теплоемкости или теплопроводности G01N 25/22   ..при сгорании или каталитическом  окислении, например компонентов  газовых смесей G01N 25/24   ...с использованием камер сгорания, например для микроанализа G01N 25/26   ...с использованием горения в  кислороде под давлением, например  в калориметрической бомбе G01N 25/28   ...с непосредственным измерением  роста температуры газов в  течение процесса горения G01N 25/30   ....с помощью электрических элементов,  реагирующих на изменение температуры G01N 25/32   .....термоэлементов G01N 25/34   ....с помощью механических элементов,  реагирующих на изменение температуры,  например биметаллических G01N 25/36   .....определение состава газовых  смесей G01N 25/38   ....при плавлении или сгорании  твердого тела G01N 25/40   ...с непосредственной передачей  выделяемого тепла в текучей  среде G01N 25/42   ....непрерывной передачей G01N 25/44   ...с непосредственной передачей  выделяемого тепла заданному  количеству жидкости или газа G01N 25/46   ....определение состава газовой  смеси G01N 25/48   ..при растворении, сорбции или  химических реакциях, кроме сгорания  или каталитического окисления G01N 25/50   .путем определения температуры  воспламенения; путем определения  взрывчатых свойств G01N 25/52   ..температуры воспламенения жидкостей  или газов G01N 25/54   ..взрывчатых свойств G01N 25/56   .путем определения влагосодержания G01N 25/58   12 ..измерением изменения свойств материалов под воздействием тепла, холода или расширения G01N 25/60   ...определение влажности пара G01N 25/62   ..с помощью психрометрических средств, например термометров с влажными и сухими шариками G01N 25/64   ...с использованием теплочувствительных  электрических элементов G01N 25/66   ..путем определения точки росы G01N 25/68   ...изменением температуры поверхности  осаждения G01N 25/70   ...изменением температуры материала,  например с помощью сжатия  или расширения G01N 25/72   .обнаружение локальных дефектов (путем определения коэффициента  теплопроводности  25/18)
G01N 27/00	Исследование или анализ материалов с помощью электрических, электрохимических  или магнитных средств ( 3/00 - 25/00 имеют преимущество; измерение переменных электрических или магнитных величин и исследование электрических или магнитных свойств материалов  G 01R)
G01N 27/02   .измерением полного сопротивления  материалов G01N 27/04   ..активного сопротивления G01N 27/06   ...жидкости (путем электролиза  27/26; полярографическими способами  27/48;измерением электрической проводимости текучих сред  G 01R 27/22) G01N 27/07   ....конструкции измерительных сосудов,  электроды для измерения [2] G01N 27/08   ....в непрерывном потоке G01N 27/10   .....специально предназначенные для  контроля или управления, а также  для сигнализации (регулирование   G 05D) G01N 27/12   ...твердого тела в зависимости  от абсорбции текучей среды,  твердого тела; в зависимости  от реакции с текучей средой G01N 27/14   ...электрически нагреваемого тела  в зависимости от изменения  температуры G01N 27/16   ....вызванного сгоранием или каталитическим  окислением испытуемого материала,  например газа, служащего средой  для нагреваемого тела G01N 27/18   ....вызванного изменениями теплопроводности материала, служащего средой для нагреваемого тела ( 27/20 имеет преимущество) G01N 27/20   13 ...обнаружение локальных дефектов G01N 27/22   ..путем измерения электрической емкости G01N 27/24   ...обнаружение локальных дефектов G01N 27/26   .путем определения электрохимических  параметров; путем электролиза или  электрофореза (определение корроз 2 ионной стойкости  17/00; путем разделения на составные части с использованием адсорбции, абсорбции или подобных процессов или с использованием ионного обмена, например хроматографии  30/00; иммуноэлектрофорез  33/561; электрохимические процессы и аппараты вообще  B 01J; стандартные элементы  H 01M 6/28) G01N 27/27   ..соединение двух или более измерительных систем или ячеек, измеряющих различные параметры, причем результат измерения может быть использован независимо; системы или ячейки, физически объединенные между собой или комбинируемые для получения значения следующего параметра G01N 27/28   ..конструктивные элементы электролитических  ячеек G01N 27/30   ...электроды, например испытательные;  полуэлементы ( 27/414 имеет преимущество) G01N 27/31   ....полуэлементы с проницаемыми мембранами, например полупористыми или полупроницаемыми G01N 27/32   ....каломельные электроды G01N 27/327   ....биохимические электроды G01N 27/333   ....ионные селективные электроды или мембраны (стеклянные электроды  27/36) G01N 27/34   ....капельные ртутные электроды G01N 27/36   ....стеклянные электроды G01N 27/38   ....очистка электродов G01N 27/40   ...полупроницаемые мембраны или  перегородки G01N 27/401   ...шунты для электролитического  ключа; жидкостные соединения G01N 27/403   ..блоки ячеек и электродов G01N 27/404   ...ячейки с анодом, катодом и  электролитом, которые расположены  с одной стороны проницаемой  мембраны, отделяющей их от пробной жидкости или газа G01N 27/406   ...ячейки и зонды с твердым электролитом G01N 27/407   ....для исследования или анализа газов G01N 27/409   .....кислородные концентрационные ячейки G01N 27/41   14 .....ячейки с кислородной накачкой G01N 27/411   ....для исследования или анализа жидких металлов G01N 27/413   ...концентрационные ячейки с жидким электролитом G01N 27/414   ...ионно-селективные полевые транзисторы  или химические полевые транзисторы G01N 27/416   ..системы ( 27/27 имеет преимущество) G01N 27/417   ...использующие ячейки и зонды с твердым электролитом G01N 27/419   ....измерения напряжений или токов при помощи сочетания ячеек с кислородной накачкой и кислородных концентрационных ячеек G01N 27/42   ...измерение количества материала G01N 27/44   ....с использованием электролиза для получения реагента, например для титрования G01N 27/447   ...использующие электрофорез G01N 27/453   ....ячейки для этой цели G01N 27/48   ...использующие полярографию, т.е.  измерение изменений тока при  медленных изменениях напряжения G01N 27/49   ...связанные с определением тока  при определенном уровне или  в небольшом диапазоне уровней  приложенного напряжения для  избирательного измерения параметров  одного или более видов ионов G01N 27/60   .путем исследования электростатических  переменных величин (путем измерения  электрической емкости  27/22) G01N 27/61   ..обнаружение локальных дефектов G01N 27/62   .путем исследования ионизации газов; путем исследования характеристик электрических разрядов, например эмиссии катода (спектрометры элементарных частиц  H 01J 49/00) G01N 27/64   ..с использованием излучений для  ионизации газов, например в  ионизационной камере G01N 27/66   ...и измерением тока или напряжения G01N 27/68   ..с использованием электрического разряда для ионизации газов G01N 27/70   ...и измерением тока или напряжения G01N 27/72   .путем исследования магнитных параметров G01N 27/74   ..текучих сред ( 24/00 имеет преимущество) G01N 27/76   ...путем измерения магнитной восприимчивости G01N 27/80   15 ..определение механической твердости, например путем измерения напряженности насыщения или остаточной напряженности магнитного поля ферромагнитных материалов G01N 27/82   ..обнаружение локальных дефектов G01N 27/83   ...путем исследования магнитных  полей рассеяния  G01N 27/84   ....с применением магнитного порошка или магнитного красителя типа чернил G01N 27/85   ....с применением магнитографических методов G01N 27/87   ....с помощью зондов G01N 27/90   ...с помощью вихревых токов  G01N 27/92   .путем определения электрической  прочности ( 27/60, 27/62 имеют преимущество; испытание твердых или текучих материалов или изделий из них на электрическую прочность  G 01R 31/12) [3]

 

Патентный поиск произведен по следующим разделам, классам, подклассам, группам и подгруппам МПК (восьмая редакция) с глубиной поиска 40 лет:

 

Раздел МПК – Раздел G – Физика.

 

G01   Измерение (счет  G 06M) ; испытание

 

16

G01N  Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще  B 01D, B 01J, B 03, B 07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например  B 01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов  C 12M, C 12Q; исследование грунта основания на стройплощадке  E 02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов  F 01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см.  G 01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание или определение свойств конструкций  G 01M; измерение или исследование электрических или магнитных свойств материалов  G 01R; системы вообще для определения расстояния, скорости или наличия с использованием эффектов распространения, например эффекта Доплера, измерение времени распространения отраженных или переизлученных радиоволн; аналогичные устройства с использованием других волн  G 01S; определение чувствительности, зернистости или плотности фотографических материалов  G 03C 5/02; испытание составных частей ядерных реакторов  G 21C 17/00)

 

G01N 25/00  Исследование или анализ материалов с помощью тепловых средств ( 3/00 - 23/00 имеют преимущество)

G01N 25/18  Путем определения коэффициента теплопроводности (с помощью калориметрических измерений  25/20; путем измерения сопротивления электрически нагреваемого тела  27/18)

17

 

3. Регламент патентного поиска.

Таблица 3.1

 

№	Предмет	Ретро-спектива	Источник информации		Страна	Класси-фикаци-онные индексы
			Наименование	Местона-хождение
1	2	3	4	5	6	7
1	Измерение (счет  G 06M) ; испытание	1970 – 2013	http://www1.fips.ru/ Бюллютени изобретений: «Отктытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки»	Тамбов-ская областная библио-тека имени А.С. Пушкина	СССР, РФ	G01
2	Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств					G01N
3	Исследование или анализ материалов с помощью тепловых средств ( 3/00 - 23/00 имеют преимущество) путем определения коэффициента теплопровод-ности (с помощью калориметри-ческих измерений  25/20.)					G01N 25/18

18

4. Научная и техническая литература  по теме

Таблица 4.1

№ п/п	Автор	Наименование литературы	Место и год издания
1	Н.А. Ярышев	Теоретические основы измерения нестационарных температур	Ленинград: Энергия, 1967
4	П.А. Коротков, Г.Е. Лондон	Динамические контактные измерения  тепловых величин	Ленинград: Машиностроение, 1974
5	М.В. Кулаков, Б.И. Макаров	Измерение температуры поверхности  твердых тел	Москва: Энергия, 1977
6	Н.М. Беляев, А.А. Рядно	Методы нестационарной теплопроводности	Москва: Высшая школа, 1978
7	Е.С. Платунов	Теплофизические измерения и приборы	Ленинград: Машиностроение, 1986
8	Т.И. Чернышова, В.Н. Чернышов	Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств  материалов	М.: Машиностроение-1, 2001, 240 с.
	С.В. Мищенко, Ю.Л. Муромцев, Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, И.В. Рогов	Многомодельные методы в микропроцессорных системах неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов	Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2001, 112 с.
9	Н.П. Жуков,  Н.Ф. Майникова.	Многомодельные методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств твердых материалов и изделий	М.: Машиностроение – 1, 2004, 288 с.
10	В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. Ковалев и др.; под ред. В.В. Клюева	Неразрушающий контроль и диагностика: справочник	Москва: Машиностроение, 2005
11	С.В. Пономарев, С.В. Мищенко., А.Г. Дивин	Теоретические и практические аспекты  теплофизических измерений	Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2006, 204 с.
12	С.В. Пономарев, С.В. Мищенко., А.Г. Дивин,  В.А. Вертоградский	Теоретические и практические основы теплофизических измерений	М.: Физматлит, 2008, 408 с.
13	С.В. Мищенко, Ю.Л. Муромцев, Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, И.В. Рогов, О.Н. Попов	Многомодельные методы в микропроцессорных системах неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов	Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО ТГТУ, 2012, 204 с.