[實用新型]雙螺旋平面結構諧波法測試材料熱物性參數的裝置

有效

• 申請號: 201420098536.7
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN203732477U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 邱琳;鄭興華;李大慶;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: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 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

技術領域

本實用新型涉及材料物性測試技術領域，尤其涉及一種雙螺旋平面結構諧波法測試材料熱物性參數的裝置。

背景技術

熱導率(λ，又稱導熱系數)和吸熱系數(定義為熱導率λ和熱容ρc_p乘積的平方根，)是分別衡量材料熱傳輸和儲/放熱性能的兩個關鍵熱物性參數。它們對于評價建筑節能材料性能的好壞尤為重要。因此，針對這兩個參數的精確測量裝置/方法的研究具有現實的意義。

在現有熱物性測量方法中，幾乎所有的裝置/方法只能得到一個熱物性參數：熱導率或者吸熱系數。這主要是由所采用的傳感器的金屬加熱/溫度測量單元的特定形狀結構決定的。以目前廣泛應用于材料熱物性表征領域的基于交流加熱的諧波探測技術為例，采用數十微米寬、數毫米長的矩形帶狀金屬作為加熱/溫度傳感器，只能得到熱導率這一參數；而采用一系列平行布置且首尾相接帶狀金屬構成的柵欄狀加熱/溫度傳感器，只能得到吸熱系數這一參數。

圖1為現有技術基于柵欄狀加熱/溫度傳感器的諧波法測試裝置的示意圖。對于圖1所示的諧波法測試裝置，測試時以數根平行布置的金屬帶首尾相接對待測樣品進行均勻加熱。

然而，在實現本實用新型的過程中，申請人發現上述的諧波測試裝置存在如下缺陷：由于無法向待測樣品施加壓力，因此無法保證傳感器與待測樣品充分接觸，在這種情況下，對待測樣品進行加熱和從待測樣品反饋信號均會收到影響，從而無法得到準確的熱物性參數。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本實用新型提供了一種雙螺旋平面結構諧波法測試材料熱物性參數的裝置，以保證傳感器和待測樣品能夠充分接觸。

(二)技術方案

本實用新型提供了一種雙螺旋平面結構諧波法測試材料熱物性參數的裝置。該裝置包括：樣品固定臺，包括：橫截面呈“凹”字型的底座；以及由底座的兩側分別向中間延伸并分別抵壓住待測樣品的左抵壓部件和右抵壓部件；雙螺旋平面結構傳感器，包括：柔性襯底，其材料為絕緣材料；形成于柔性襯底上的由一系列同心圓環組成的雙螺旋平面結構，其材料為金屬材料；以及通過膠黏層覆蓋于雙螺旋平面結構上方的柔性覆蓋膜，其材料為絕緣材料；其中，在樣品固定臺的兩抵壓部件作用下，該雙螺旋平面結構傳感器的兩外側面分別與待測樣品充分接觸。

優選地，本實用新型裝置中，底座的兩側面各有一圓孔，該圓孔內側具有內螺紋；左抵壓部包括：左移動頂桿和固定于該左移動頂桿末端的左移動端面；右抵壓部包括：右移動頂桿和固定于該右移動頂桿末端的右移動端面；其中，左移動頂桿和右移動頂桿的對應位置具有與內螺紋相匹配的外螺紋，左移動端面和右移動端面固定于相應移動頂桿的內側，垂直于頂桿方向設置。

優選地，本實用新型裝置中，金屬材料為銅、銀、鎳、金或鉑；絕緣材料聚酰亞胺或聚對苯二甲酸乙二醇酯；膠黏層的材料為EVA類熱熔膠或邦林熱熔膠。

優選地，本實用新型裝置中，雙螺旋平面結構中，同心圓環的寬度介于10μm～1000μm之間，相鄰兩同心圓環之間的間隔介于50μm～1000μm之間。

優選地，本實用新型裝置中，雙螺旋平面結傳感器中：雙螺旋平面結構的厚度介于0.2μm～100μm之間，直徑介于5mm～50mm之間，柔性襯底及柔性覆蓋膜厚度在12.5μm～50μm之間，膠黏層厚度在5μm～40μm之間。

優選地，本實用新型裝置中，待測樣品為固體樣品或流體樣品；當待測樣品為固體樣品時，雙螺旋平面結構傳感器的兩外側面分別與位于相應側的固體樣品充分接觸；當待測樣品為流體樣品時，該裝置還包括：流體樣品容器，流體樣品盛放于該流體樣品容器中，左抵壓部件和右抵壓部件分別從兩側頂住該流體樣品容器，雙螺旋平面結構傳感器垂直埋入流體樣品中。

優選地，本實用新型裝置中，流體樣品容器為袋狀容器或兩側開口的筒狀容器。

優選地，本實用新型裝置還包括：溫控容器，呈圓桶形，樣品固定臺以及雙螺旋平面結構傳感器均位于該溫控容器中。

優選地，本實用新型裝置包括：諧波測量單元，其兩電流引線端分別電性連接至雙螺旋平面結構傳感器的第一端和第二端，并通過兩者向雙螺旋平面結構傳感器提供周期正弦加熱電流；其兩探測電壓引線端分別電性連接至雙螺旋平面結構傳感器的第一端和第二端，并通過兩者探測雙螺旋平面結構傳感器兩端的電壓值，該電壓值包括各頻率下基波電壓平均值V_1ω，以及三次諧波電壓與自然對數頻率曲線V_3ω～lnω。