一种稳态法双试样导热系数测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种稳态法双试样导热系数测量装置，属于材料热物性测试技术领域。本装置包括计量热板、保护热板、环状热电堆、冷板、绝热层、均温板、恒温模块。引线从室温进入装置前先穿过恒温装置，保持与装置内部的温度一致，降低装置外部温差的影响，减小系统漏热；采用基于热电堆测量隔缝两侧各向温差的方法，分析系统各向的漏热，提高控温精度；采用一套能测量加热组件温度均匀性的均温板，解决装置各加热组件的温度均匀性问题。本发明专利技术适用于导热系数测试领域，用于减少测试过程中的漏热影响，提高测量的准确性。提高测量的准确性。提高测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种稳态法双试样导热系数测量装置


[0001]本专利技术涉及材料热物性中导热系数的测量技术，特别涉及一种稳态法双试样导热系数测量装置，属于材料热物性测试


技术介绍

[0002]材料热物性中的导热系数是反映材料导热能力的物理量，直接反映材料导热性能的优劣。导热系数的测量方法分为稳态法和瞬态法两种。稳态法虽然测量时间较长，但测量准确度高，包括热流计法和保护热板法。保护热板法是目前测量导热系数准确度最高的方法，它是通过测量样品轴向一维热流大小与样品上下表面温度梯度等参数来测量固体材料的导热系数。
[0003]目前，市售的稳态法导热系数测量装置普遍存在以下问题：由于计量热板与保护热板之间存在隔缝，单纯采用普通温度传感器无法保证准确测量两板之间各点的温差，造成控温不准，导致装置径向漏热严重，偏离一维导热，从而影响导热系数测量的准确度；另外，由于保护热板法测量装置的引线较多，包括控温热电偶、测温热电偶、加热丝等引线，它们从高温测量装置内部引出到室温环境，会造成装置的漏热，影响装置计量热板加热量的测量，也会导致导热系数测量准确度差；保护热板法测量装置核心测试组件包括计量热板、保护热板和冷板等，这些组件尺寸最大的直径达300～600mm，精确测量导热系数的前提是各板内部温度分布均匀，保证热流只沿样品轴向传递，但目前市面上的测量装置没有考虑加热组件温度均匀性的问题，缺少测量温度均匀性的方法及措施。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有保护热板法测量未考虑温度均匀性及测量准确性差的问题，提供一种稳态法双试样导热系数测量装置，目的是有效减少漏热影响，提高测量的准确性。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]本专利技术引入恒温模块，引线从室温进入装置前先穿过恒温装置，保持与装置内部的温度一致，降低装置外部温差的影响，减小系统漏热；采用基于热电堆测量隔缝两侧各向温差的方法，分析系统各向的漏热，提高控温精度；采用一套能测量加热组件温度均匀性的均温板，解决装置各加热组件的温度均匀性问题。
[0007]本专利技术公开的一种稳态法双试样导热系数测量装置，包括计量热板、保护热板、冷板、环状热电堆、恒温模块、均温板等。
[0008]所述保护热板位于计量热板周围且与计量热板处于同一水平面。为了防止热量径向流失，保护热板始终保持与计量热板温度一致；同时为了精确得到计量热板的加热功率，保护热板与计量热板间不能接触，不能存在热传导，因此计量热板的外边缘和保护热板的内边缘有相同数目且均匀分布的矩形槽，形成隔缝。
[0009]所述环状热电堆是由多支热电偶的冷端和热端依次连接呈环状，表面进行绝缘处理；焊点固定安装在矩形槽的中心；热电堆与隔缝的空隙用导热材料填充，利于导热，可以
增大输出信号，同时减小误差，提高测量精度。
[0010]环状热电堆在精确测量出隔缝两侧各向温差后，建立隔缝漏热分析理论模型。隔缝漏热量的计算是由穿过隔缝的热电堆的压降和焊点数量决定的。计量热板的加热功率减去该隔缝漏热量就是通过被测试样轴向的一维热流。漏热量计算公式如下：
[0011]Q
gap
＝S
gap
(SnΔfT
gap
)＝S
gap
V
gap
[0012]这里的Q
gap
指隔缝漏热量，S
gap
表示热流灵敏系数，单位为W
·
μV
‑1，S表示热电堆的塞贝克系数，单位为μV
·
K
‑1,n为热电堆反串的热电偶对数，即焊点数，ΔT
gap
指隔缝两侧的各点温差，V
gap
指热电堆的压降。
[0013]所述恒温模块内部有加热丝和控温传感器，温度与计量热板温度保持一致，恒温模块引出的热电偶、热电堆、加热丝的引线与采集系统连接。
[0014]所述均温板与各加热部件紧密贴合，分别用于保护热板、计量热板和上、下冷板的温度均匀性测量，其中保护热板的均温板分别测量保护板内外侧各点的温度；计量热板和冷板的均温板分别测量上、左、右和中心位置各点的温度。
[0015]本专利技术的工作过程：
[0016]设置计量热板、保护热板和恒温模块的温度一致，开启电源开关进行升温加热，达到平衡状态后，开启采集系统采集热电堆输出的电压值，利用焊点数和热电堆的塞贝克系数，得到隔缝两侧的温差，进而引入热流灵敏系数，计算隔缝漏热量，然后用计量热板的加热功率减去隔缝漏热量，得到被测试样轴向方向的一维热流值，进一步参与导热系数的计算。
[0017]有益效果：
[0018]1、本专利技术针对导热系数测量装置存在径向导热的问题，采用基于热电堆测量隔缝两侧各向温差的方法，分析系统的各向漏热，提高装置的测量精度；
[0019]2、本专利技术针对导热系数测量装置的系统漏热，采用恒温模块，使引线从室温进入装置前先穿过恒温装置，使引线加热到系统内部温度，降低了装置外部温差的影响，减小了系统漏热；
[0020]3、本专利技术针对加热组件温度均匀性的问题，采用能测量加热组件温度均匀性的均温板，解决装置各加热组件的温度均匀性问题。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的计量热板、保护热板结构图；
[0022]图2是本专利技术环状热电堆示意图；
[0023]图3是均温板结构示意图；
[0024]其中图a是计量热板/冷板均温板；图b是保护热板均温板；
[0025]图4是稳态法双试样导热系数测量装置；
[0026]其中附图标记：
[0027]1‑
绝热层；2
‑
恒温模块；3
‑
保护热板；4
‑
计量热板；5
‑
环状热电堆；6
‑
保护热板均温板；7
‑
计量热板均温板；8
‑
冷板均温板；9
‑
冷板。
具体实施方式
[0028]如图1、图2、图3、图4所示，本专利技术公开的一种稳态法双试样导热系数测量装置包括计量热板4、保护热板3、环状热电堆5、绝热层1、恒温模块2、保护热板均温板6、计量热板均温板7、冷板均温板8、冷板9。
[0029]计量热板4和保护热板3由紫铜加工而成，计量热板4的外边缘靠近隔缝有11个沿圆周均匀分布的矩形槽，如附图1所示。保护热板3的内边缘靠近隔缝有11个沿圆周均匀分布的矩形槽，并与计量热板4上的矩形槽错落分布，如附图1所示。工作过程中，保护热板3的温度保持与计量热板4温度一致，采用环状热电堆5测量隔缝两侧各向的温差。
[0030]环状热电堆5是由22支E型热电偶的冷端和热端依次焊接成22个测点，形成如图2的环状。环状热电堆5的表面用耐高温的氧化镁进行绝缘处理，将22个焊点按顺序固定安装在矩形槽的中心；环状热电堆5与矩形槽的空隙用导热性能较好的导热硅脂填充；环状热电堆5的正负极引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稳态法双试样导热系数测量装置，其特征在于：包括计量热板、保护热板、冷板、环状热电堆、恒温模块、均温板等；所述保护热板位于计量热板周围且与计量热板处于同一水平面；保护热板与计量热板间不能接触，不能存在热传导，因此计量热板的外边缘和保护热板的内边缘有相同数目且均匀分布的矩形槽，形成隔缝；所述环状热电堆是由多支热电偶的冷端和热端依次连接呈环状，表面进行绝缘处理；焊点固定安装在矩形槽的中心；热电堆与隔缝的空隙用导热材料填充；所述恒温模块内部有加热丝和控温传感器，温度与计量热板温度保持一致，恒温模块引出的热电偶、热电堆、加热丝的引线与采集系统连接；所述均温板与各加热部件紧密贴合，分别用于保护热板、计量热板和上、下冷板的温度均匀性测量，其中保护热板的均温板分别测量保护板内外侧各点的温度；计量热板和冷板的均温板分别测量上、左、右和中心位置各点的温度。2.根据权利要求1所述的一种稳态法双试样导热系数测量装置，其特征在于：环状热电堆在精确测量出隔缝两侧各向温差后，建立隔缝漏热分析理论模型；隔缝漏热量的计算是由穿过隔缝的热电堆的压降和焊点数量决定的；计量热板的加热功率减去该隔缝漏热量就是通过被测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：任佳，蔡静，温悦，董磊，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：