單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的熱交換功率的修正方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的熱交換功率的修正方法，該修正方法包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、熱板/護(hù)板間和熱板/背板間的熱交換功率算法、以及修正熱交換功率后的熱導(dǎo)率的計(jì)算公式。將所述的修正熱交換功率后的熱導(dǎo)率的計(jì)算公式通過單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的計(jì)算機(jī)，就可以對任意被測試件進(jìn)行高精度的熱導(dǎo)率測試。本發(fā)明的效果是對熱板/護(hù)板和熱板/背板間的總的功率偏差的補(bǔ)償，可以將單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率在室溫附近的溫度范圍，即0～100度之間的測量精度提高±1.5%以上，而在-160度～0度及100度～1000度的溫度范圍的測量精度提高±3.0～±5.0%，越遠(yuǎn)離室溫范圍，精度提高的效果越明顯。
【專利說明】單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的熱交換功率的修正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料熱物理特性的檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的熱交換功率的修正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀是一種常用的采用穩(wěn)態(tài)法測試隔熱材料熱導(dǎo)率的儀器，也是公認(rèn)的準(zhǔn)確度最高的一種測試手段。但是，由于在單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的熱板/護(hù)板和熱板/背板間存在熱交換功率，以熱板/護(hù)板間的熱交換為例，當(dāng)熱板溫度I；高于護(hù)板溫度Th時(shí)，熱板會(huì)有一部分熱量Δ Pyh傳遞到護(hù)板，此時(shí)儀器提供給熱板的加熱功率包括了維持樣品兩面之間的功率Ps以及傳遞給護(hù)板的功率APyh兩部分，根據(jù)公式(1)可知，這將導(dǎo)致計(jì)算得到的樣品的熱導(dǎo)率偏大；反之，當(dāng)熱板溫度1；低于護(hù)板溫度Th時(shí)，護(hù)板會(huì)有一部分熱量△ Pyh傳遞到熱板，此時(shí)儀器僅需要提供給熱板的加熱功率是維持樣品兩面之間的功率Ps和護(hù)板傳遞給熱板的功率△ Pyh之差，根據(jù)公式(I)可知，這導(dǎo)致計(jì)算得到的樣品的熱導(dǎo)率偏小。類似地，可以分析背板與熱板間的溫差ΔΤ_引起的功率損失ΔΡα。熱板/護(hù)板和熱板/背板間存在熱交換功率使得該方法的測量準(zhǔn)確度大大降低。
[0003]傳統(tǒng)的單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀主要以溫度標(biāo)定來保證熱板/護(hù)板以及熱板/背板間的熱平衡，但這種方法在實(shí)際中實(shí)施起來比較困難。以熱板/護(hù)板為例，由于護(hù)板和熱板間的熱交換發(fā)生在護(hù)板和熱板相鄰的隔縫之間，而護(hù)板和熱板的溫度傳感器與隔縫存在一定距離，在溫度傳感器和隔縫之間會(huì)存在溫度梯度，即溫度傳感器并不能直接反映隔縫處的溫度。
[0004]因此，通常熱板和護(hù)板之間難以保證溫度完全相等，即熱板和護(hù)板間總是存在溫差，從而導(dǎo)致它們之間存在熱交換。同理，熱板和背板之間也會(huì)存在熱交換。熱板/護(hù)板及熱板/背板間的熱交換將降低該測試方法的準(zhǔn)確度。因此，建立一種方法來修正這種交換功率并進(jìn)一步提高儀器的準(zhǔn)確度是十分必要的。
[0005]總之，熱板/護(hù)板和熱板/背板間存在的熱交換功率使得該方法的測量精度大大降低，在室溫附近即O~100度之間的測量精度只能在±3.0%，而當(dāng)在遠(yuǎn)離室溫的溫度點(diǎn)進(jìn)行熱導(dǎo)率測量時(shí)，這種熱板/護(hù)板和熱板/背板間存在熱交換功率對測量結(jié)果的影響更大，如在200度以上的高溫段和-50度以下的低溫段時(shí)，測量精度僅為±7.0%~±10%，遠(yuǎn)不能滿足保溫材料的科研和質(zhì)量保證的檢測要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提供一種單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的熱交換功率的修正方法，以利于通過在單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀上對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測試，實(shí)現(xiàn)對熱板/護(hù)板和熱板/背板間熱交換功率的修正，對單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的熱板/護(hù)板和熱板/背板間存在的熱交換功率進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高該儀器的測量準(zhǔn)確度。[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的熱交換功率的修正方法，該方法包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、熱板/護(hù)板間和熱板/背板間的熱交換功率算法以及修正熱交換功率后的熱導(dǎo)率的計(jì)算公式；
[0008]所述的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由標(biāo)號分別為S1、S2和S3的三塊樣品組成，且滿足以下條件:
[0009](I)由同種材料采用完全相同的工藝制作而成，即它們的熱導(dǎo)率是相同的；
[0010](2)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的熱導(dǎo)率是已知的，且在0.001~1.0ff/m.K之間；
[0011](3)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的橫向尺寸為0.30mX0.30m，厚度分別為屯、d2、d3，滿足
2.25 X dl ≤ 1.50 X d2 ≤ d3 ≤ 0.375m,且 dl ≤ 0.1Om ；
[0012]所述熱板/護(hù)板間與熱板/背板間的熱交換功率算法為對所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的三塊樣品，在單試件防護(hù)熱板發(fā)熱導(dǎo)率測試儀上對三塊標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別進(jìn)行測試，則通過下式計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種單試件防護(hù)熱板法熱導(dǎo)率測試儀的熱交換功率的修正方法，該方法包括包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、熱板/護(hù)板間和熱板/背板間的熱交換功率算法以及修正熱交換功率后的熱導(dǎo)率的計(jì)算公式； 所述的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由標(biāo)號分別為S1、S2和S3的三塊樣品組成，且滿足以下條件: (O由同種材料采用完全相同的工藝制作而成，即它們的熱導(dǎo)率是相同的； (2)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的熱導(dǎo)率是已知的，且在0.0Ol~1.0ff/m.K之間； (3)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的橫向尺寸為0.30mX0.30m,厚度分別為屯、d2、d3，滿足 所述熱板/護(hù)板間與熱板/背板間的熱交換功率算法為對所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的三塊樣品，在單試件防護(hù)熱板發(fā)熱導(dǎo)率測試儀上對三塊標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別進(jìn)行測試，則通過下式計(jì)算:
【文檔編號】G01N25/20GK103868948SQ201410065257
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】李艷寧, 索亞運(yùn), 張?jiān)拼? 申請人:天津大學(xué)
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