本发明专利技术公开一种热物性瞬态测量方法及装置，用于自动测量材料的热导率、热扩散系数、定压比热和密度，分析室温附近材料热物性随温度变化的规律。该方法基于在均匀、无限大介质中，放置一根圆柱状热针，用恒定热流通过热针向介质持续加热，形成沿径向方向的一维圆柱面传热模型；该测量装置包括直流稳流电源、热针、温度信号采集模块、信号处理器、存储器、显示器，所述热针的柱体用碳纤维制成，由芯柱和套管组合构成，所述电加热元件用双头锰铜漆包线绕在芯柱上，该双头锰铜漆包线是用一根锰铜漆包线沿中点对折绕制而成；所述温差电偶用温差电偶级的铜线和康铜线各一根焊接而成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测量
，具体涉及一种热物性瞬态测量方法及装置，用于自动测量材料的热导率、热扩散系数、定压比热和密度；分析室温附近材料热物性随温度变化的规律。
技术介绍
材料的热物性，指材料的热导率、热扩散系数、定压比热和密度。所谓瞬态自动测量，是在加热升温的过程中，快速完成自动测量、记录、处理数据等工作。在国内、外，上世纪七、八十年代，关于热物性瞬态测量技术的研究，曾一度出现过一个高潮。国内、外众多知名学者作了大量工作，取得了很大成绩。当时，研究了脉冲法、 恒流法、热线法等测量方法。其中，脉冲法和恒流法这两种瞬态测量方法，由于受到当时技术水平的限止，以及诸多条件的影响，国内、外学者都未能如愿做出实际可以应用的测量仪器。因而，曾经颁布的相应部颁标准，目前也已经弃置。较长时间内，这个问题实际上没有得到解决。直到本世纪初，基于一维半无限大传热模型的脉冲法、恒流法的瞬态测量仪器才获得成功，被定名为SHT-20热物性瞬态自动测量仪。相比之下，热线法虽有国家标准和仪器供应市场。但热线法仍未能突破稳态测量的范畴，它还不是真正意义上的瞬态测量方法， 需要改进和提高。
技术实现思路
本专利技术的目的，是提供一种全新的热物性瞬态自动测量方法及装置(针式热物性瞬态测量方法及装置)，快速测量材料的热导率、热扩散系数、定压比热和密度；分析室温附近材料热物性随温度变化的规律。本专利技术的技术方案是一种热物性瞬态测量方法，基于在均勻、无限大介质中，放置一根圆柱状热针，用恒定热流通过热针向介质持续加热，形成沿径向方向的一维圆柱面传热模型，该传热模型由下式表征权利要求1. 一种热物性瞬态测量方法基于在均勻、无限大介质中，放置一根圆柱状热针，用恒定热流通过热针向介质持续加热，形成沿径向方向的一维圆柱面传热模型，该传热模型由下式表征2.基于权利要求1所述方法的装置，其特征在于包括直流稳流电源、热针、温度信号采集模块、信号处理器、存储器、显示器，所述热针为圆柱状，用绝缘材料制成，柱内含有温差电偶和电加热元件；所述存储器预存有热物性参数的计算模型，所述直流稳流电源向温度采集模块供电；温差电偶输出温度信号，温度信号采集模块将该温度信号转换成数字信号，送入信号处理器，信号处理器按照热物性参数的计算模型进行处理，处理结果由显示器显不。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述热针的柱体用碳纤维制成，由芯柱和套管组合构成，所述电加热元件用双头锰铜漆包线绕在芯柱上，该双头锰铜漆包线是用一根锰铜漆包线沿中点对折绕制而成；所述温差电偶用温差电偶级的铜线和康铜线各一根焊接而成。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述直流稳流电源输出直流电流在 0.01-1. OOOA之间精密可调；在热测量的时间内，加热电流的波动幅度ΔΙ≤±0. OOlA。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述温度采集模块的温度分辩率: ΔΤ ≤ 0. Ik ；采样频率0. 5-lHz之间连续可调。全文摘要本专利技术公开一种热物性瞬态测量方法及装置，用于自动测量材料的热导率、热扩散系数、定压比热和密度，分析室温附近材料热物性随温度变化的规律。该方法基于在均匀、无限大介质中，放置一根圆柱状热针，用恒定热流通过热针向介质持续加热，形成沿径向方向的一维圆柱面传热模型；该测量装置包括直流稳流电源、热针、温度信号采集模块、信号处理器、存储器、显示器，所述热针的柱体用碳纤维制成，由芯柱和套管组合构成，所述电加热元件用双头锰铜漆包线绕在芯柱上，该双头锰铜漆包线是用一根锰铜漆包线沿中点对折绕制而成；所述温差电偶用温差电偶级的铜线和康铜线各一根焊接而成。文档编号G01N9/02GK102183544SQ20101059058公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日专利技术者陈昭栋 申请人:陈昭栋本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种热物性瞬态测量方法基于在均匀、无限大介质中，放置一根圆柱状热针，用恒定热流通过热针向介质持续加热，形成沿径向方向的一维圆柱面传热模型，该传热模型由下式表征：（１）式中：表示待测材料中，距热针中轴线的距离为ｒ处，τ＝ｔ－ｔ０时间内的温度变化；ｔ０（ｓ）为加热测量的起始时刻；Ｔ（ｒ，ｔ）（℃）为介质中距热针中轴线为ｒ远处，ｔ时刻的温度；Ｔ（ｒ，ｔ０）（℃）为介质中距热针中轴线为ｒ远处，加热测量起始时刻的温度；为待测材料的热扩散系数；为待测材料的密度；ｍ（ｋｇ）表示一定待测材料的质量；Ｖ（ｍ３）表示该一定待测材料的体积；ｃｐ Ｊ／（ｋｇ·ｋ）表示待测材料的定压比热；λＷ／（ｍ·ｋ）表示待测材料的热导率；表示热针单位长度发出的热功率，或称发热强度；ｌ（ｍ）表示热针的有效加热长度；ｗ＝Ｉ２Ｒ（Ｗ）表示热针的加热功率；Ｉ（Ａ）通过热针的加热电流的电流强度；Ｒ（Ω）热针发热体的电阻；上述定解问题的脉冲解为当用恒定热流持续加热，即从τ＝０到τ的时间内，试件内ｒ处，τ时间内的温升，可用上述脉冲解的一次积分得到；这个积分，可以近似地表达为一直线方程式中：斜率截距这里，Ｃ＊＝１．７８１１５，为积分常数；计算材料的热导率和热扩散系数：用测量加热时间内，获得的温度－时间对数数列Ｔ（ｒ０，ｔ）～ｌｎｔ，用最小二法则作线性拟合，计算出第１个样本的ｋ，Ｄ，则有热导率热扩散系数和相应的平均温度从ｉ＝１开始，选取相继的ｊ个样本；重复上述计算，构建数据库［λｊ，ａｊ，Ｔｊ］；然后，用最小二法则做二次曲线拟合，得出计算热导率和热扩散系数的经验公式λ（Ｔ）＝η０＋η１Ｔ＋η２Ｔ２ ［Ｔ１，Ｔ２］ （８）ａ（Ｔ）＝ζ０＋ζ１Ｔ＋ζ２Ｔ２ ［Ｔ１，Ｔ２］ （９）计算拟合中值温度对应的热导率和热扩散系数λ，ａ；计算密度和定压比热密度定压比热...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈昭栋，
申请(专利权)人：陈昭栋，
类型：发明
国别省市：51
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