[其他]雙試樣保護熱板高溫導熱儀

在審

• 申請號: 101986000001542
• 申請日: 1986-08-18
• 公開（公告）號: CN1003395B
• 公開（公告）日: 1989-02-22
• 發明（設計）人: 蔣漢文;李晶;過曉宇
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 代理公司: 同濟大學專利事務所
• 代理人: 陳樹德;朱士蕓

一種測量非金屬固體導熱系數或熱阻的雙試樣保護熱板高溫導熱儀，測試溫度范圍為５００Ｋ～１４００Ｋ。勻溫板采用碳化硅材料，既提高了測試溫度又降低了成本；主加熱器采用先恒壁溫交流加熱、后恒熱流直流加熱的供熱方式，提高了測試速度；外側管狀加熱器用硅碳棒制成；并用微機實現了多路微弱電信號的準確采集和處理。

本發明為一種測量材料導熱性能的熱物性實驗儀器，用于測量非金屬固體材料的導熱系數或熱阻。

目前，保護熱板法導熱系數測定儀在美國標準ASTM和日本標準JIS中均已標準化，但這種標準中主要存在下列問題：1、測試時間較長;2、測試溫度較低，如JIS標準中的儀器只局限于常溫，ASTM標準中的儀器最高也只達1350K。上述問題主要關鍵在于：1、如何合理地選擇主體系統中的各種耐高溫材料;2、設計出合理的加熱方式;3、設計出準確測量和處理多路微弱電信號的系統。對于主體系統中的高溫材料如勻溫板的選擇，通常是用耐高溫不銹鋼或貴金屬，但耐高溫不銹鋼的使用溫度一般均低于1273K，而貴金屬價格昂貴，不甚經濟;主加熱器加熱方式通常是采用恒定電壓的直流電加熱法，用這種方法達到穩定的時間較長;微弱電信號的測量通常用電位差計，而電信號與溫度的轉換以及最后的處理通常是由測試人員完成的，這也帶來了部分隨機誤差，且操作麻煩。

日本專利JP59-178348雖然對上述問題進行了改進，但這種儀器只能在常溫下使用，如果提高測試溫度，將使測量誤差越來越大。

本發明的目的是提供一種高溫（1400K）、快速、準確、簡便、能自動顯示和打印最終測試結果且成本較低的雙試樣保護熱板高溫導熱儀。

為了達到上述目的，設計了一個主體系統（圖一），由各種溫控儀表組成的電路控制系統（圖二）及由微型計算機和電壓表等組成的數據測量（圖三）和處理系統（圖四）。主體系統是由主加熱器1、環加熱器2、主加熱器勻溫板3、環加熱器勻溫板4、上、下輔助加熱器7、上、下輔助加熱器勻溫板6、上、下冷板9、管狀加熱器10、上、下絕熱層8、重塊11、絕熱材料12、13、外殼14、底座15、立柱22組成的;主、環加熱器和輔助加熱器均采用電熔剛玉莫來石制成爐盤，在主環加熱器中的爐盤中布置加熱絲;主加熱器勻溫板3、環加熱器勻溫板4，選用非金屬材料碳化硅，碳化硅含量不低于85%，板的厚度均為8～12毫米;管狀加熱器10采用硅碳棒，既提高了測試溫度和速度，又降低了成本;主加熱器1采用了一個先恒壁溫交流加熱、后恒熱流直流加熱的供熱系統，即先自動控制升溫速率，當溫度穩定后再轉換成直流加熱，提高了測試速度，該供熱系統由溫控儀25、可控硅24、調壓器23、直流穩壓器37組成;為了實現多路微弱電信號的準確采集和處理，在主體系統與微機之間裝有帶IEEE-488標準接口的數字電壓表40，并設計了一個由微機39控制的多路切換系統41，實現了數據的準確傳遞，微機39根據溫度信號判定裝置的工作狀態，當溫度達到穩定后，根據Operating Instructions，Dynatech R/D Company，MA 82139，U.S.A.1985，pp.2-3.計算出試樣的導熱系數λ或熱阻R

式中〈＆＆〉加熱器加熱電流A，

U-加熱器加熱電壓V，

A-計量面積m²，

d₁，d₂-上、下試樣的厚度m，

T₁，T₂，T₃，T₄-分別是17，18，19，20的測溫元件測得的溫度K。

利用本儀器可以測出500K～1400K溫度范圍內非金屬固體材料的導熱系數或熱阻。

附圖說明：

圖一、雙試樣保護熱板高溫導熱儀主體系統示意圖;

圖二、溫度控制系統示意圖;

圖三、多路微弱電信號的準確采集系統示意圖;

圖四、數據采集和處理框圖。