[發(fā)明專利]導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710072598.5
• 申請(qǐng)日: 2007-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN101126731A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴景民;辛春鎖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/18
• 分類號(hào): G01N27/18;G01N25/20;G01N25/18;G06F17/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王吉東

技術(shù)領(lǐng)域

導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，涉及到一種激光脈沖法測(cè)量材料熱物性參數(shù)的方法，具體涉及到測(cè)量材料導(dǎo)溫系數(shù)的方法。

背景技術(shù)

物體的熱物理性質(zhì)包括輸運(yùn)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)兩類，前者指與能量和動(dòng)量傳遞過(guò)程有關(guān)的導(dǎo)溫系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和熱輻射性能(發(fā)射率、吸收率、反射率)等；后者指與熱現(xiàn)象中物態(tài)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律相關(guān)的比熱、熱膨脹系數(shù)等。熱物性數(shù)據(jù)不但是衡量材料能否適應(yīng)具體熱工作過(guò)程的數(shù)據(jù)依據(jù)，而且是對(duì)特定熱過(guò)程進(jìn)行基礎(chǔ)研究、分析計(jì)算和工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，此外，它還是認(rèn)識(shí)、了解和評(píng)價(jià)物質(zhì)的最基本的物質(zhì)性質(zhì)之一。熱物性數(shù)據(jù)的獲得對(duì)于空間科學(xué)技術(shù)、能源科學(xué)技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)及計(jì)算機(jī)電子科學(xué)技術(shù)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1961年，美國(guó)的Parker等人提出利用脈沖光源對(duì)處于恒溫狀態(tài)的薄圓片正面進(jìn)行瞬間加熱，并同時(shí)在試樣背面對(duì)因此而帶來(lái)的熱能變化進(jìn)行高速采集，最后再通過(guò)測(cè)得的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出該種材料在當(dāng)前溫度下的導(dǎo)溫系數(shù)、比熱和導(dǎo)熱系數(shù)的激光脈沖法。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，這種具有測(cè)試材料種類廣泛、測(cè)試溫度范圍寬廣、測(cè)試速度快和測(cè)試功能強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)的激光脈沖技術(shù)已經(jīng)日趨完善，并得到世界各國(guó)同行的普遍認(rèn)可。早在1973年舉行的第十三屆國(guó)際導(dǎo)熱系數(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議上，就有人估計(jì)在歐美各國(guó)大約75％的導(dǎo)溫系數(shù)數(shù)據(jù)是用該方法測(cè)定的。然而，由于種種原因我國(guó)在這方面的工作卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界同行。迄今為止，除了幾個(gè)針對(duì)低溫、中高溫范圍而建立的激光脈沖發(fā)熱物性測(cè)試系統(tǒng)外，就再也沒有什么新的進(jìn)展了，對(duì)試樣溫度信號(hào)和溫升信號(hào)的測(cè)量方法也始終停留在以往那種用傳感器分別對(duì)這兩種信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)上，這樣不但使測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，而且還增加了設(shè)備的操作難度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的激光脈沖法測(cè)量導(dǎo)溫系數(shù)的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作難度大的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法。

本發(fā)明的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法采用的測(cè)量裝置包括光電探測(cè)器、測(cè)量電路和數(shù)據(jù)采集模塊，光電探測(cè)器的測(cè)量信號(hào)輸出端與測(cè)量電路的信號(hào)輸入端連接，所述測(cè)量電路的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊的信號(hào)輸入端連接，所述測(cè)量電路由前置放大電路、差動(dòng)放大電路、基準(zhǔn)電壓信號(hào)源組成，前置放大電路的信號(hào)輸入端為所述測(cè)量電路的信號(hào)輸入端，所述前置放大電路的信號(hào)輸出端與差動(dòng)放大電路的一個(gè)信號(hào)輸入端連接，所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)源的基準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出端和所述差動(dòng)放大電路的另一個(gè)信號(hào)輸入端連接，所述差動(dòng)放大電路的信號(hào)輸出端為所述測(cè)量電路的信號(hào)輸出端。

本發(fā)明的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法為：

步驟四一：調(diào)整基準(zhǔn)電壓信號(hào)源的輸出電壓，使差動(dòng)放大電路輸出信號(hào)為參考電壓V0，然后執(zhí)行步驟四二；

步驟四二：用激光源對(duì)被測(cè)試樣打激光，同時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊開始連續(xù)采集并記錄差動(dòng)放大電路輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)，直到采集到的差動(dòng)電壓信號(hào)恢復(fù)到激光打樣之前的參考電壓V0，然后執(zhí)行步驟四三；

步驟四三：比較步驟四二獲得的多個(gè)差動(dòng)電壓信號(hào)，查找最大的差動(dòng)電壓信號(hào)V1，并求得半壓V0.5，所述半壓V0.5＝V0+(V1-V0)/2，然后根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)采集速度獲得采集到半壓V0.5的時(shí)間t0.5，然后執(zhí)行步驟四四；

步驟四四：根據(jù)步驟四三獲得的時(shí)間t0.5獲得被測(cè)試樣的導(dǎo)溫系數(shù)，測(cè)試結(jié)束。

本發(fā)明的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，采用差動(dòng)放大的原理直接對(duì)試樣的紅外熱輻射信號(hào)的變化進(jìn)行提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣導(dǎo)溫系數(shù)的測(cè)量，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單，可以與現(xiàn)有的光學(xué)溫度測(cè)量裝置聯(lián)合使用。

附圖說(shuō)明

圖1是具體實(shí)施方式一或二所述的背溫溫聲測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實(shí)施方式三所述的比色溫度計(jì)的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是具體實(shí)施方式三中使用的光電探測(cè)器S1337-BQ的光譜相應(yīng)曲線，圖4是本發(fā)明中的步驟四二、用激光源對(duì)被測(cè)試樣打激光的時(shí)候，測(cè)量電路1輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線圖，圖5是本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式