[發明專利]測試材料熱物性參數的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310032893.3
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103149233A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 邱琳;鄭興華;徐先鋒;李蘭蘭;唐大偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種測試材料熱物性參數的裝置，其特征在于，包括：

樣品密度調節容器，包括：

容器殼，其左右兩側開口，用于填充待測樣品；

兩運動型活塞，可滑動的密封于所述容器殼的兩側；

兩液壓驅動部件，分別抵接于所述兩運動型活塞上，用于驅動兩運動型活塞沿容器殼內壁滑動，從而改變容器殼內樣品的密度；

溫度傳感器，貫穿所述樣品密度調節容器，用于采用加熱電流對待測樣品進行加熱，并探測樣品溫度升高而產生的基波電壓和三次諧波電壓；

諧波測量單元，與所述溫度傳感器的相應端連接，用于產生加熱電流，測量并記錄多個頻率下線探測器兩端的三次諧波電壓與自然對數頻率數據及基波電壓平均值；以及

數據處理單元，用于利用多個頻率下線探測器兩端的三次諧波電壓與自然對數頻率數據及基波電壓平均值，計算待測樣品的熱物性參數。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：

腔體，所述樣品密度調節容器容置于該腔體內；

超聲系統，所述腔體容置于該超聲系統內，由該超聲系統對容器殼內填充的待測樣品進行超聲以使其均勻化。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述溫度傳感器包括：

固定塞，固定于所述容器殼的圓孔上，貫穿所述容器殼；

兩引線件，貫穿所述固定塞，用于將加熱電流傳輸至容器殼內的線探測器；

所述線探測器，埋設于容器殼內的待測樣品中，線長的方向垂直于兩運動型活塞的運動方向，其兩端分別與所述兩引線件伸入待測樣品的一端相連接，用于利用加熱電流對待測樣品進行加熱，同時將探測獲取的基波電壓和三次諧波電壓通過兩引線件傳輸至諧波測量單元。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述容器殼的頂面、底面或者側面沿兩運動型活塞的運動方向具有刻度。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述諧波測量單元包括：

加熱電流提供電路，用于產生加熱電流，包括：函數發生器、轉換器和可調電阻，其中，函數發生器的第一輸出端輸出角頻率為ω的交流電壓信號；該交流電壓信號經轉換器轉換為電流信號，該電流信號依次驅動可調電阻和溫度傳感器的線探測器；

信號測量電路，用于測量線探測器的基波電壓及三次諧波電壓，包括：

第一差動放大器，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至可調電阻的兩端，用于將可調電阻兩端的電壓信號轉換為第一差動信號；

第二差動放大器，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至線探測器的兩端，用于將線探測器兩端的電壓信號轉換為第二差動信號；

前置放大器，其兩端分別連接至第一差動放大器和第二差動放大器的輸出端，用于分時輸出以下兩個信號：第一差動信號、第一差動信號和第二差動信號的差；

鎖相放大器，其第二輸入端連接至前置放大器的輸出端，用于：計算基波電壓，該基波電壓為第一差動信號的一次諧波的有效值；計算三次諧波電壓，該三次諧波電壓為第一差動信號和第二差動信號的差值的三次諧波分量的有效值；

微機控制與數據采集系統，其輸入端連接至鎖相放大器的輸出端，用于對鎖相放大器輸出的一次諧波的有效值和三次諧波分量的有效值進行數據采集。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述可調電阻的阻值：

R9＝α×R_m

其中，R_m為線探測器的阻值，α＝0.95～1.05。

7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于：

第一差動放大器的第一輸入端和第二輸入端分別通過第一低溫漂電阻和第二低溫漂電阻連接至可調電阻的兩端，且第一輸入端通過第三低溫漂電阻連接至地，第二輸入端通過第四低溫漂連接至其輸出端；

第二差動放大器的第一輸入端和第二輸入端分別通過第五低溫漂電阻和第六低溫漂電阻連接至金屬線探測器的兩端，且第一輸入端通過第七低溫漂電阻連接至地，第二輸入端通過第八低溫漂連接至其輸出端。