[發明專利]一種材料導熱系數的測量裝置以及測量方法

無效

• 申請號: 201010131932.1
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101788513A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 張敏;楊樂;鐘志友;陳健華;車貞花;盧佳華;張雷杰
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

1.一種材料導熱系數的測量裝置，該裝置包括探針、穩壓電源、計算機處理系統；其特征在于，所述測量裝置還包括惠斯登電橋和數據測試采集系統，所述探針用于加熱和測溫，插入待測材料樣品中，所述穩壓電源通過惠斯登電橋對熱探針施以穩壓電源，所述數據測試采集系統采集惠斯登電橋的輸出電壓差，并經放大轉換后傳輸至計算機處理系統，所述計算機處理系統根據接收的數值信號計算得到待測材料樣品的導熱系數。

2.根據權利要求1所述的一種材料導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述探針包括漆包銅絲和探針管，所述漆包銅絲涂有絕緣層，并均勻布滿于探針管內部，中間填充絕緣的導熱硅脂，所述探針管的管頭和管尾用環氧樹脂膠密封。

3.根據權利要求1所述的一種材料導熱系數的測量裝置，其特征在于，所述惠斯登電橋包括三個可調電阻箱。

4.一種材料導熱系統的測量方法，該測量方法基于權利要求1所述測量裝置實施，其特征在于，所述測量方法包括如下步驟：

(1)在恒溫箱中放入已知導熱系數的物質，將探針插入，并恒溫到所需測試的溫度；

(2)調節穩壓電源的輸出電壓和惠斯登電橋中電阻箱的阻值，控制電路輸出電壓信號到預定值；

(3)閉合電路，對探針進行加熱一段時間后斷開電路，采集惠斯登電橋的輸出電壓差與加熱時間的變化量，對采集的輸出電位差與時間的對數進行線性時段擬合處理，按相關度最大的原則，得到輸出電壓差隨時間自然對數的線性變化關系；

(4)根據步驟(3)得到的輸出電壓差隨時間自然對數的線性變化關系計算得到探針的儀器常數；

(5)將待測物質按照步驟(1)至步驟(3)進行測試，得到相應的輸出電壓差隨時間自然對數的線性變化關系，再根據步驟(4)得到的儀器常數值，求得待測物質的導熱系數。

5.根據權利要求4所述的一種材料導熱系統的測量方法，其特征在于，所述步驟(2)中穩壓電源的輸出電壓為2-8V，所述電路輸出電壓信號＜10^-5V。

6.根據權利要求4所述的一種材料導熱系統的測量方法，其特征在于，所述步驟(3)中對探針進行加熱時間為20-40S，并以0.5秒每點的速度采集惠斯登電橋的輸出電壓差與加熱時間的變化量。

7.根據權利要求4所述的一種材料導熱系統的測量方法，其特征在于，所述步驟(4)可進行多次測量，得到多組數值，并以多組數值的均值為探針的儀器常數。

8.根據權利要求7所述的一種材料導熱系統的測量方法，其特征在于，所述述步驟(4)進行多次測量時，每次測量的時間間隔為5min以上。

9.根據權利要求4所述的一種材料導熱系統的測量方法，其特征在于，所述測量方法中還包括驗證步驟，用于驗證步驟(4)得到的探針的儀器常數，所述驗證步驟如下：選擇已知導熱系數的其它物質，在所需溫度下按照步驟(1)至步驟(3)進行測試，得到輸出電壓差隨時間自然對數的線性變化關系，再根據步驟(5)確定的儀器常數值求得該物質的導熱系數，并與該物質已知的導熱系數比較，來驗證步驟(5)確定的儀器常數的可靠性。