数字导热系数测定系统研制

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1、硕士学位论文数字导热系数测定系统研制DEVELOPMENTOFDIGITALTHERMALCONDUCTIVITYMEASUREMENTSYSTEM郭迪威哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TH811学校代码：10213国际图书分类号：681.2密级：公开工程硕士学位论文数字导热系数测定系统研制硕士研究生：郭迪威导师：凤雷副教授申请学位：全日制工程硕士学科：仪器仪表工程所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH811U.D.C:681.2DissertationfortheMasterDegreeinEngine

2、eringDEVELOPMENTOFDIGITALTHERMALCONDUCTIVITYMEASUREMENTSYSTEMCandidate：DiweiGuoSupervisor：Associate.Prof.LeiFengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentandMeterEngineeringAffiliation：DepartmentofAutomaticTestandControlDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：Harb

3、inInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要绝热材料的导热系数测定是当前大专院校热物理教学过程中的一个重要的基础性实验，是一个非常重要的实践环节。根据所用的思想不同，材料的导热系数测量可以分成稳态法与非稳态法两大类。稳态法具有很高的测量精度和可重复性，但存在着测量时间过长和设备复杂的固有缺点。非稳态法可实现快速获得材料的导热系数的同时又可以保证足够的测量精度，是目前主要应用的测试方法，当前各大高校所采用的方法也大都为非稳态法。但目前市场上销售的测量仪器的主要应用背景为材料的特性参数鉴定，这些设备往往价格昂贵且操作复杂，通常不能用于教学环节。基于上述的背景，针

4、对实验教学环节对仪器设备的使用要求，研制了专门用于教学的数字导热系数测定系统。分析热脉冲法测量的原理并采用该方法设计总体测量方案。按照低成本、易于加工生产的设计思想，采用STM32作为控制单元，使用T型热电偶测量试件温度，设计加热器控制与监测电路以测量加热电压与电流，设计显示与打印电路以实现人机交互和数据结果的输出。按照操作简便的要求进行软件设计。软件程序分为控制测量过程的仪器控制程序和用于计算测试结果的上位机程序。测量过程由程序控制，无需人为干预，仪器操作简单快捷。论文对本设计中仪器的温度、电压和电流测量通道进行了测试与校准，对仪器的设计功能进行了验证。测试结果表明，本设计的仪器性能稳定、工

5、作可靠，可以满足一般教学环节的要求，并完成了小批量的交付。本文最后根据所完成的工作得出本文结论。关键词：导热系数；热脉冲法；教学仪器；低成本-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThermalconductivitymeasurementofinsulationmaterialsisanimportantbasicexperimentinthecourseofthehotphysicsteachingincollegesanduniversitiesandisaveryimportantpracticalproject.Therearetwokindsofexperimental

6、measurementmethodsofthethermalconductivity,steady-statemethodsandtransient-statemethodsaccordingtothedifferentideas.Thesteady-statemethodshavethehighaccuracyandrepeatability,butthereareinherentshortcomingsofmeasuringtimeandequipmentcomplexity.Thetransient-statemethodscanobtainthethermalconductivityo

7、fthematerialquicklywithenoughmeasurementaccuracy.Atpresent,thetransient-statemethodsarethemainapplicationofthetestmethod,andthemethodsusedinuniversitiesaremostlythetransient-statemethods.However,theme