修正型平面热源法导热系数测定仪的设计.pdf

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1、84传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第7期修正型平面热源法导热系数测定仪的设计张立雄，李艳宁，聂潜超，陈治，DanteJDorantes‘gonzalez，汪瞒(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)摘要：在传统的瞬态平面热源法导热系数测定仪的基础上，改进设计了新型加热与温度测量探头，研究了半无限大平面在被加热时的瞬态热传导问题，建立了平面热源法的数学修正模型，并采用数学迭代与回归分析的数据处理方法，实现了采用

2、修正型平面热源法的导热仪对材料吸热系数和导热系数的同时测定。测试实验数据表明：仪器测量精度可达5％，测量范围为0．003~40W／(m·K)，并且可以对单试件等不具备传统瞬态平面源法测定条件的材料进行测定和试件的在线测定。关键词：传感器；平面热源；导热系数；吸热系数；单试件；在线测量中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)07--0084-04Designofmodifiedtransientplanesourceforthermalconductivityinstrum

3、entZHANGLi-xiong，LIYan-ning，NIEQian—chao，CHENZhi，DanteJDorantes。gonzalez，WANGYan(StateKeyLaboratoryofPrecisionmeasuringTechnologyandInstrumentsTianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Onthebasisoftraditionaltheoryandinstrumentoftransientplanesourcefo

4、rthermalconductivitymeasurement，anewpatternofheatingandtemperaturesensingprobearedesignedanddeveloped，problemoftransientheatconductionofhalf-infiniteplanewhilebeingheatedisstudied，amodifiedmathematicalmodeloftransientplanesourcemethodisestablished，dataproc

5、essingmethodofmathematicaliterationandregressionanalysisisusedandthemodifiedtransientplanesourceprobeisusedtoachievethemeasurementofboththermaleffusivityandthermalconductivitycoeficientofmateria1．Accordingtothedataofexperiments，theinstrumentwhichthispaperd

6、esignedhasahighprecisionof5％andawiderangeof0．003-40W／(m·K)，andachievesthemeasurementofsinglesamplewhichcannotbetestedbytraditionaltransientplanesourcemethodandalsoin—situmeasurement．Keywords：sensor；transientplanesource；thermalconductivity；thermaleffusivity

7、；singlesample；in—situmeasurement0引言头电阻随温度增加而发生变化，此时的探头既是加热源又导热系数作为材料一项重要的热物理性质，在材料科是温度传感器，材料不同热物性决定探头的温升特性，通过学、建筑节能技术、空间科学、计算机半导体行业等领域有对探头表面温升的测量与数据处理即可得到被测材料的吸着重要的应用价值，对材料导热系数的测定与分析13益成热系数与导热系数。但是，目前瞬态平面热源法在测试为科学研究的热点J。各种材料的导热系数，通常是用不过程中需要将测量探头夹在两片被测试件中，形

8、成夹层结同的实验方法测定的。按照测试状态分类，可分为稳态法构，所以，不能对某些无法制成双式样的特殊材料进行测定与非稳态法，而瞬态平面热源法是导热系数非稳态测量方和在线检测，如，稀有材料、墙体、已装配部件的测定和生产法中的一种，因其测量范围大、可测材料种类多、测试时间线质量控制等。为了使瞬态平面热源法测量实现在线化、短、测量精度高、试样制备简单等诸多优点得到了13益广泛简易化、人性化，有必要设计出具有单试件测定功能