[發(fā)明專利]一種不良導體導熱系數(shù)測量裝置及其測量方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410273409.0 | 申請日： | 2014-06-18 |
| 公開（公告）號： | CN104020188A | 公開（公告）日： | 2014-09-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 朱泰英;余俊;楊黨強 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海電機學院 |
| 主分類號： | G01N25/16 | 分類號： | G01N25/16 |
| 代理公司： | 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237 | 代理人： | 鄭瑋 |
| 地址： | 200240 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 不良導體 導熱 系數(shù) 測量 裝置 及其 測量方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種導熱系數(shù)測量裝置及其測量方法，特別是涉及一種不良導體導熱系數(shù)測量裝置及其測量方法。
背景技術(shù)
導熱系數(shù)是表征物質(zhì)熱傳導性質(zhì)的物理量，材料的導熱系數(shù)與材料的組分和結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常需要采用實驗的方法精確確定。穩(wěn)態(tài)法測量不良導體的導熱系數(shù)是工程實際中材料導熱性能的測試及大、中專院校實驗教學中一種常用測試方法。但傳統(tǒng)的導熱系數(shù)測量儀器需要不斷測量溫度傳感器的輸出電壓,記錄時間,工作量大,重復性工作多，影響工作效率及學生學習興趣。特別是使用人工記錄及處理數(shù)據(jù),不易實現(xiàn)溫升和時間的同步準確測量,從而產(chǎn)生較大的方法誤差,因此需要對傳統(tǒng)的測量手段進行改進。
發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之一目的在于提供一種不良導體導熱系數(shù)測量裝置及其測量方法，其通過專用測量方法用人性化界面與可編程測控模塊相結(jié)合十分準確的測量與控制不良導體導熱系數(shù)，以數(shù)字顯示和曲線方式顯示試驗的全過程，自動存儲試驗過程測試數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果，具有使用簡便快捷，準確度高的優(yōu)點。
為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種不良導體導熱系數(shù)測量裝置，該測量裝置包括加熱盤(5)、散熱盤(6)、測溫傳感器(1/2)、信號預處理單元(3)以及數(shù)據(jù)處理單元(4)，待測材料置(7)加熱盤5與散熱盤6之間，加熱盤5設(shè)置于待測材料7上部，散熱盤6設(shè)置于待測材料7下部，測溫傳感器(1)和測溫傳感器(2)分別置于加熱盤(5)和散熱盤(6)的小孔內(nèi)，兩個測溫傳感器分別與信號預處理單元(3)連接，信號預處理單元(3)與數(shù)據(jù)處理單元(4)相連。
進一步地，該待測材料(7)加工成與加熱盤(5)和散熱盤(6)直徑相同的圓片。
進一步地，該加熱盤(5)采用PID自動控溫，于測量時，PID控溫表會使加熱盤的溫度自動達到設(shè)定值。
為達到上述目的，本發(fā)明還提供一種不良導體導熱系數(shù)的測量方法，包括如下步驟：
步驟一，測量獲得待測材料、散熱盤以及加熱盤的各參數(shù)；
步驟二，安裝好待測材料、加熱盤與散熱盤，將待測材料安置于該加熱盤與散熱盤之間，將兩個測溫傳感器分別置于加熱盤與散熱盤的小孔內(nèi)，并使測溫傳感器與待測材料接觸良好；
步驟三，設(shè)定好加熱盤恒定溫度，當傳熱達到穩(wěn)定狀態(tài)時，記錄該待測材料上下表面的溫度θ1和θ2；
步驟四，移去該待測材料，對散熱盤加熱，當散熱盤溫度比該待測材料下表面溫度θ2高出若干攝氏度左右時，移去加熱盤，讓散熱盤所有表面均暴露于空氣中，使散熱盤自然冷卻，每隔n秒采集一次散熱盤的溫度，直至溫度下降到該待測材料下表面溫度θ2以下若干攝氏度值，作該散熱盤的θ—t冷卻速率曲線，曲線在θ2處的斜率就是該散熱盤在穩(wěn)態(tài)溫度θ2處的散熱速率；
步驟五，根據(jù)散熱盤在穩(wěn)態(tài)溫度θ2處的散熱速率利用導熱系數(shù)計算公式計算出樣品的導熱系數(shù)λ。
進一步地，于步驟一中，測量的參數(shù)包括待測材料的厚度h0及直徑D、散熱盤的厚度h及半徑R、散熱盤的質(zhì)量m。
進一步地，于步驟四中，移去該待測材料，對該散熱盤加熱，當散熱盤溫度比該待測材料下表面溫度θ2高出10℃左右時，移去加熱盤，讓散熱盤所有表面均暴露于空氣中，使散熱盤自然冷卻，每隔30秒采集一次散熱盤的溫度，直至溫度下降到θ2以下10℃值，作散熱盤的θ-t冷卻速率曲線，曲線在θ2處的斜率就是散熱盤在穩(wěn)態(tài)溫度θ2處的散熱速率。
進一步地，于步驟三中，穩(wěn)定狀態(tài)為該待測材料的上下表面溫度不變時。
進一步地，該導熱系數(shù)計算公式為：
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