[發明專利]一種低溫熱導率測量裝置和測量方法

有效

• 申請號: 202210703822.0
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115266814B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 張凱;周家屹;蘇玉磊;汪冬冬;傅劍
• 申請（專利權）人: 安徽萬瑞冷電科技有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 朱文振

本發明公開了一種低溫熱導率測試裝置和測量方法，二極冷屏具有二極冷板，待測樣品的一端安裝在二極冷板上，銅板安裝在待測樣品的另一端，第一溫度傳感器和第一加熱塊安裝在銅板上；第二溫度傳感器和第二加熱塊安裝在二極冷板上；二極冷屏安裝在一級冷屏的內部，一級冷屏安裝在真空腔體的內部；真空腔體和制冷機均固定安裝在支架上，制冷機的一級冷頭和二極冷頭分別與一級冷屏和二極冷屏連通；第一溫度傳感器和第二溫度傳感器均與溫控儀的輸入端連接，溫控儀的輸出端與第二加熱塊連接，第一加熱塊與熱端加熱電源連接，第一冷屏的一級冷板與快速回溫加熱電源連接。本測試裝置的漏熱少，能夠準確測量熱導率。

技術領域

本發明涉及低溫下熱導率測量技術領域，具體為一種低溫熱導率測量裝置和測量方法。

背景技術

熱導率是物質的基本熱物性參數之一。隨著低溫技術、超導技術、航天技術的發展及在工程領域的廣泛應用，熱導率的測量不僅僅是物理研究的重要手段，也能夠為工程設計提供必要的數據。對于種類相同的固體材料，其低溫熱導率仍會隨著溫度、成分、雜志、結構等缺陷的變化而變化，因此，固體低溫熱導率的測量具有重要的作用。

《低溫工程》期刊的2008年第2期的第32-36頁公開了由許雯等人著作的《固體材料熱導率測試系統》，測試采用穩態縱向熱流法,測試了不銹鋼、鈦合金及鎂合金的低溫熱導率。通過與標準樣品比對,表明測試誤差在5％以內。但是結果只符合溫度150k以上的實驗工況，并且熱導率誤差由273k到150k逐漸增大，沒有研究150k以下的熱導率情況。

《低溫工程》期刊的2011年第1期的第1-5頁公開了由劉輝明等人著作的《制冷機為冷源的低溫熱導率測量裝置研制》。該裝置采用可拆卸的具有獨立真空環境的樣品測試桿,通過與標準不銹鋼304樣品的測試比對，驗證了該裝置在8—300K的測試精度保持8％以內，但誤差相對較高。

公布號為CN104040327A的發明專利申請公開了一種用于測量熱導率的方法。該申請基于等溫線的形狀以及基于在兩個時間點處在材料的前側面的一點處檢測到的第一溫度和第二溫度來計算在材料的第一方向和第二方向上材料的第一熱導率和第二熱導率。但仍未具體公開如何降低熱導率的誤差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：如何降低熱導率的誤差。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種低溫熱導率測量裝置，包括支架、真空腔體、一級冷屏、二極冷屏、制冷機、測量單元和控制單元；

所述二極冷屏具有二極冷板，待測樣品的一端安裝在二極冷板上；

所述二極冷屏安裝在一級冷屏的內部，所述一級冷屏安裝在真空腔體的內部；

所述真空腔體和制冷機均固定安裝在支架上，所述制冷機的一級冷頭和二極冷頭分別與一級冷屏和二極冷屏連通；

所述真空腔體上還設置有抽空口；

所述測量單元分別位于第一冷屏的一級冷板、第二冷屏的二極冷板和待測樣品上，所述測量單元與控制單元連接。

優點：本發明的測試裝置通過真空腔體及設置的抽空口用于保證測試所需要的環境，使得測試過程更加準確。并且設置一級冷屏和二極冷屏，有利于減少系統漏熱，使得加熱的熱量更加靠近真實值。同時將一級冷屏和二極冷屏分別連接在制冷機的一級冷頭和二極冷頭上，從而減少系統的漏熱。因此，本測試裝置的漏熱少，能夠準確測量熱導率。

優選地，所述控制單元包括熱端加熱電源、快速回溫加熱電源、溫控儀；

所述測量單元包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一加熱塊和第二加熱塊；

所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器均與溫控儀的輸入端連接，所述溫控儀的輸出端與第二加熱塊連接，所述第一加熱塊與熱端加熱電源連接，所述第一冷屏的一級冷板與快速回溫加熱電源連接；