ADAPTIVE INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF COMPOSITE BUILDING MATERIALS
Authors: Удалова А.П. , Шишкина Г.В. 
Published: September 2022

Для решения задачи рационального использования топливно-энергетических ресурсов при возведении строительных конструкций часто прибегают к использованию вновь синтезируемых материалов, теплозащитные свойства которых лучше по сравнению с традиционными материалами. Кроме того, в процессе эксплуатации под воздействием дестабилизирующих факторов теплозащитные свойства строительных материалов могут изменяться. Поэтому необходимо осуществлять контроль теплофизических характеристик, таких как теплопроводность и температуропроводность, строительных материалов и готовых конструкций как на стадии производства, так и в реальных условиях эксплуатации. При этом важно сохранить целостность исследуемых объектов. Для решения поставленной задачи нашли применение информационно-измерительные системы, осуществляющие неразрушающий контроль теплофизических характеристик строительных материалов и готовых конструкций. Наиболее перспективными среди них являются системы, использующие СВЧ-излучение для нагрева исследуемых объектов. В данной статье представлена адаптивная информационно-измерительная система неразрушающего контроля теплофизических свойств композитных строительных материалов. Особенностью предложенной информационно-измерительной системы является адаптивный поиск частоты следования тепловых импульсов для достижения квазистационарного режима нагрева в исследуемых объектах, что обеспечивает необходимую для технологических измерений точность определения искомых теплофизических характеристик, так как прогревается большой объем исследуемого неоднородного, анизотропного, дисперсного композитного строительного материала. Источником теплового воздействия в предложенной информационно-измерительной системе является энергия СВЧ-излучения. Для формирования требуемой диаграммы направленности определены параметры рупорно-линзовой антенны, обеспечивающей тепловое воздействие по линии заданных размеров. Разработанная информационно-измерительная система найдет применение в строительной теплотехнике в качестве средства контроля качества традиционных и вновь разрабатываемых строительных материалов.
Abstract – To solve the problem of rational use of fuel and energy resources in the construction of building structures, they often resort to the use of newly synthesized materials, the heat-shielding properties of which are better compared to traditional materials. In addition, during operation, under the influence of destabilizing factors, the heat-shielding properties of building materials may change. Therefore, it is necessary to control the thermophysical characteristics, such as thermal conductivity and thermal diffusivity, of building materials and finished structures both at the production stage and in real operating conditions. At the same time, it is important to preserve the integrity of the studied objects. To solve this problem, information-measuring systems have been used that perform non-destructive control of the thermophysical characteristics of building materials and finished structures. The most promising among them are systems that use microwave radiation to heat the objects under study. This article presents an adaptive information-measuring system for non-destructive testing of the thermophysical properties of composite building materials. A feature of the proposed information-measuring system is an adaptive search for the repetition rate of thermal pulses to achieve a quasi-stationary heating mode in the objects under study, which provides the accuracy necessary for technological measurements in determining the desired thermophysical characteristics, since a large volume of the studied inhomogeneous, anisotropic, dispersed composite building material. The source of thermal influence in the proposed information-measuring system is the energy of microwave radiation. To form the required radiation pattern, the parameters of the horn-lens antenna were determined, which provides thermal action along a line of given dimensions. The developed information-measuring system will find application in building heat engineering as a means of quality control of traditional and newly developed building materials.