TPS法导热系数测定仪的若干模块开发与评价

《TPS法导热系数测定仪的若干模块开发与评价》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、TPS法导热系数测定仪的若干模块开发与评价DevelopmentandEvaluationofSeveralModulesofThermalConductivityMeasuringInstrumentBasedonTPSMethod学科专业：仪器科学与技术研究生：王雨薇指导教师：李艳宁教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机抅

2、的学位或证一书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。２？学位论文作者签名：ｉ签字日期／２：＞▽年月日：：丨学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库讲杆检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）一学位论文作者签名；ｉ导师签名：签字

3、曰期：年月及曰签字日期：乃年ｍ月ｇ日７．ｉ摘要导热系数是表征材料导热和绝热性能的关键热物性参数，其准确测量在食品加工、建筑节能、电子工业以及航空航天等领域具有重要指导意义。瞬态平面热源法（Transientplanesourcemethod，简称TPS法）是测量材料导热系数的瞬态方法之一，具有测量时间短、导热系数测量范围广以及样品适用性强等优点。目前国外基于该方法研制的导热系数测定仪已比较成熟，广受国内外各大型企业、高等院校和科研院所的青睐，但国内还未有成熟的仪器面市。本课题组经过几年的技术研发，已经成功研制出了基于TPS法的导热系数

4、测定仪的标准模块，也就是针对各向同性的块状样品（体样品）的导热系数测量功能，且对中、高导热系数（导热系数在0.1W/mK以上）样品具有很好的重复性和准确度。但是，针对各向异性样品、单面样品、液体的导热系数测量的模块尚未开发，不具备这些测量功能，亟需开发相应的模块；另外，在标准模式下，针对低导热系数的保温材料（导热系数在0.1W/mK以下）的测量仍然存在较大误差，针对这部分也需要进行误差分析，开发出针对保温材料的专用模块。基于此，本文致力于开发保温材料模块、各向异性模块、单面模块和液体模块，以完善仪器的测试性能和适用范围。本文的主要内容如下：1、介

5、绍了导热系数的基本概念和主要测量方法，阐述了国内外TPS法的研究现状，进而提出了本课题的研究目的和主要内容。2、针对保温材料模块，分析了测量误差的主要来源，提出了相应的修正模型。详细研究了探头引线热损失对测量的影响，并分别在探头温升理想模型和修正模型下测量了四种不同保温材料的导热系数。结果表明在对误差进行修正后，保温材料导热系数的测量准确度提高了近4%。3、针对各向异性模块，介绍了TPS法测量各向异性材料导热系数的基本原理，推导了探头的理论温升模型，建立了各向异性测量模块的程序算法。然后对硅钢片叠层和三种木材的导热系数进行了测量，并对结果进行了分

6、析和评价。4、针对单面模块，基于瞬态热带法的单面测量原理，建立了TPS单面法探头的温升模型。然后对其程序算法进行了设计，最后通过与标准模块的对比实验对该模块的测试性能进行了评价。5、针对液体模块，设计了适用于测量液体导热系数的探头和样品支架，标定了新设计探头的电阻温度系数。通过对不同液体导热系数的大量的测试实验，评价了液体测量装置的性能。I6、对本文的主要工作进行了总结，并对存在的不足提出了改进意见。关键词：导热系数，瞬态平面热源法，引线热损失，单面测量，液体IIABSTRACTThermalconductivityisakeythermo-ph

7、ysicalparameterthatcharacterizesthethermalandadiabaticpropertiesofmaterials.Itsaccuratemeasurementisofgreatsignificanceinfoodprocessing,buildingenergyconservation,electronicsindustryandaerospace.Transientplanesourcemethodisoneofthetransientmethodsformeasuringthethermalconduct

8、ivityofmaterials.Ithastheadvantagesofshortmeasurementtime,widemeasur