Avancerade modeller behövs för analys av laserblixtar
För analys av laserblixtar behövs avancerade modeller eftersom verkliga experiment aldrig uppfyller de ideala antaganden som ingår i den grundläggande Parker-modellen. Därför ger okorrigerade data felaktiga värden för värmediffusivitet och härledd konduktivitet/specifik värme.
I classic Parker-utvärderingen antas följande:
- Fullständigt adiabatiska förhållanden (ingen värmeförlust till omgivningen).
- Omedelbar, rumsligt enhetlig energitillförsel på framsidan;
- Endimensionellt värmeflöde genom ett homogent, ogenomskinligt prov med perfekt ytbeläggning.
Under dessa antaganden gäller det enkla sambandet α = 0,1388 d2/t1/2 (tjocklek d, halveringstid t1/2).
I praktiken är inget av dessa antaganden helt sant, särskilt inte vid högre temperaturer eller när man arbetar med tunna eller genomskinliga prover.
Flera korrigeringar och avancerade modeller har implementerats i programvaran för Laser Flash Analysis (LFA) för att uppnå högsta möjliga noggrannhet. För att förbättra passformen och uppnå bästa resultat är alla modeller som standard tillgängliga med puls- och baslinjekorrigeringar. Det står användaren fritt att stänga av dessa korrigeringar för mätsignaler. Dessutom tar alla modeller hänsyn till värmeförlust.
Förbättringar av pulskorrigeringen som påverkar alla modeller
Pulskorrigering (finit-pulsbredd) krävs vid analys av laserblixtar eftersom laserpulsen inte är helt momentan. Denna icke-idealitet förvränger direkt den tid-temperaturkurva som används för att beräkna Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet.
I den senaste versionen av analysprogramvaran möjliggör en förfinad pulskorrigering exakt analys av prover som kräver exceptionell tidsupplösning. Detta är fördelaktigt för tunna, mycket ledande prover eller när ljuspulsen överlappar den termiska responsen avsevärt.
Användaren kan select bland:
- Ekvivalent kvadrat
- Gravitationens centrum
- Dubbel exponentiell pulskorrigering
Tillämpning av pulskorrigering påverkar modellanpassningen, vilket demonstreras av simuleringar för material med hög Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet (se nedan). Korrektionens relevans framträder vid simulering av olika pulslängder: utan korrigering minskar den beräknade diffusiviteten med längre pulser, medan exponentiell korrigering håller den nästan konstant.
Detta möjliggör snabb bestämning av Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet oavsett pulslängd.
Vikten av pulskorrigering
Pulskorrigeringens betydelse blir tydligare när man summerar olika pulslängder, vilket visas nedan.
För okorrigerade data minskar den beräknade termiska diffusiviteten med ökande pulslängd. När en exponentiell pulskorrektion tillämpas förblir diffusiviteten dock nästan konstant över det simulerade intervallet av pulslängder. Denna korrigering gör det möjligt för alla användare att snabbt utvärdera provernas verkliga diffusivitet.
