一種良導體導熱係數測量儀的製作方法

2023-05-03 07:13:16

專利名稱：一種良導體導熱係數測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種良導體導熱係數測量儀,主要應用於材料的檢測及大、中專院校實驗
教學。
背景技術：
導熱係數是反映材料熱性能的重要物理量，在科學實驗和工程設計中，所用材料的導熱 係數都需要用實驗的方法進行測量。測量良導體的導熱係數的方法有穩定法、經向流動法、 周期法、熱比較儀法、熱線法等。目前被廣泛採用的是穩定法:使熱量沿一均勻的截面積為s 的棒傳導，且熱量流動方向與棒的軸線平行，在棒內形成的各等溫面與棒的軸線垂直，若兩 溫度計的間距為Z，則可由下式求得溫度為r,和7^間的平均導熱係數入
義=g￡
式中，^為在/時間內供給的熱量(假定被測棒狀樣品表面和沿溫度計散失的熱量可以略去)。 測量裝置採用蒸汽作為熱源，熱阱則為由一恆壓水槽所控制的流量可以調節的流動水，通過 調節水的流量，使得r,與r2之差保持恆定，沿二測溫點間傳導的熱量，通過測量在t時間內 熱阱流出的水的質量求得，測出二測溫點之間的距離￡和被測材料樣品棒的直徑,即可由上式 求得待測材料的導熱係數。不難看出，上述公知的測量裝置，存在著如下不足採用蒸氣作
為熱源，既危險，又使裝置複雜化；熱量的測量需要用恆溫恆壓的水通過熱阱流出，既不方 便，又難以保障，是測量誤差的主要來源；更為重要的是，熱源的溫度無法改變，因此，也 就無法測量材料在其它溫度範圍內的導熱係數。
發明內容
為了克服現有的良導體導熱係數測量儀的不足，本實用新型提供一種良導體導熱係數測 量儀，該良導體導熱係數測量儀，不僅能任意設定和控制熱源的溫度，而且能任意設定和控 製冷端的溫度，還能通過電功功率表測出沿二測溫點間傳導的熱量，測量準確，測量裝置無 需蒸汽裝置和水源，測量簡單、方便。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是它含良導體導熱係數測試儀、熱端溫 控傳感器、待測材料、熱端溫度傳感器、冷端溫度傳感器、保溫材料、冷端溫控傳感器、半 導體致冷片、加熱器、散熱器、底座。良導體導熱係數測試儀含熱端電功測量表、熱端溫度 測量表、機箱、冷端溫度測量表、熱端溫度設定指示表、熱端溫度設定調節旋鈕、熱端溫控 電纜座、熱端溫度電纜座、冷端溫控電纜座、冷端溫度電纜座、冷端溫度設定調節旋鈕、冷 端溫度設定指示表。待測材料的熱端裝有加熱器，靠近端面中心處鑽有小孔，小孔內裝有熱 端溫控傳感器，熱端溫控傳感器和加熱器通過電纜與熱端溫控電纜座電連接，熱端溫度設定 調節旋鈕用以調節待測材料熱端所需達到的溫度，其溫度值由熱端溫度設定指示表顯示，加 熱器的加熱電功由熱端電功測量表顯示。待測材料的冷端靠近端面中心處鑽有小孔，小孔內裝有冷端溫控傳感器，待測材料冷端的端面緊帖半導體致冷片一面，半導體致冷片的另一面 與散熱器緊貼，冷端溫控傳感器和半導體致冷片通過電纜與冷端溫控電纜座電連接，冷端溫 度設定調節旋鈕用以調節待測材料冷端所需達到的溫度，其溫度值由冷端溫度設定指示表顯 示。在待測材料的三等分處分別鑽有一個小孔，並分別裝有熱端溫度傳感器和冷端溫度傳感 器，熱端溫度傳感器通過電纜與熱端溫度電纜座電連接，冷端溫度傳感器通過電纜與冷端溫 度電纜座電連接，熱端溫度測量表顯示熱端溫度傳感器處的溫度，冷端溫度測量表顯示冷端 溫度傳感器處的溫度。待測材料的外露部分均用保溫材料包裹。加熱器、待測材料、半導體 致冷片、散熱器通過緊固件與底座連成一體。如果在t時間，加熱器恆溫在某一溫度T。下消耗 的電功為Q力。，加熱器恆溫在這一溫度T。所散失的熱量為Q;s,沿待測材料各截面流過的熱量為
complex formula see original document page 4,則有
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式中，T\、 T2分別由熱端溫度測量表、冷端溫度測量表顯示，t時間的CU、 QK由熱端電功測
量表顯示，L為兩溫度計的間距，s為待測材料的截面積，入即為待測材料在溫度r,和r2間的 平均導熱係數。改變加熱器的溫度或改變冷端溫度，即可測出材料在其它溫度範圍內的導熱係數。
本實用新型的有益效果是，待測材料的冷端靠近端面中心處鑽有小孔，小孔內裝有冷端 溫控傳感器，待測材料冷端的端面緊帖半導體致冷片，半導體致冷片的另一面與散熱器緊貼， 冷端溫控傳感器和半導體致冷片通過電纜與冷端溫控電纜座電連接，冷端溫度設定調節旋鈕 用以調節加在半導體致冷片上的電壓，從而改變待測材料冷端所需達到的溫度，其溫度值由 冷端溫度設定指示表顯示，解決了現有儀器採用水冷存在的測量繁雜、溫度不易改變、測量 誤差大的問題。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖i是本實用新型的結構示意圖。
圖2是

圖1中良導體導熱係數測試儀結構示意圖。
圖中l.良導體導熱係數測試儀，2.熱端溫控傳感器，3.待測材料，4.熱端溫度傳感器， 5.冷端溫度傳感器，6.保溫材料，7.冷端溫控傳感器，8.半導體致冷片，9.加熱器，10.散熱 器，ll.底座，12.熱端電功測量表，13.熱端溫度測量表，14.機箱，15.冷端溫度測量表，16. 熱端溫度設定指示表，17.熱端溫度設定調節旋鈕，18.熱端溫控電纜座，19.熱端溫度電纜座， 20.冷端溫控電纜座，21.冷端溫度電纜座，22.冷端溫度設定調節旋鈕，23.冷端溫度設定指 示表。
具體實施方式
在圖1中，待測材料(3)的熱端裝有加熱器(9)，靠近熱端端面中心處鑽有小孔，小孔 內裝有熱端溫控傳感器(4)，熱端溫控傳感器(4)和加熱器(9)通過電纜與圖2中的熱端 溫控電纜座(18)電連接，圖2中的熱端溫度設定調節旋鈕(17)用以調節待測材料(3)的 熱端所需達到的溫度，其溫度值由圖2中的熱端溫度設定指示表(16)顯示，加熱器(9)的 加熱電功由圖2中的熱端電功測量表(12)顯示。待測材料(3)的冷端靠近端面中心處鑽有 小孔，小孔內裝有冷端溫控傳感器(5)，待測材料(3)冷端的端面緊帖半導體致冷片(8) 的一面，半導體致冷片(8)的另一面與散熱器(10)緊貼，冷端溫控傳感器(7)和半導體 致冷片(8)通過電纜與圖2中的冷端溫控電纜座(21)電連接，冷端溫度設定調節旋鈕(22) 用以調節待測材料(3)的冷端所需達到的溫度，其溫度值由冷端溫度設定指示表(23)顯示。 在待測材料(3)的三等分處分別鑽有一個小孔，並分別裝有熱端溫度傳感器(4)和冷端溫 度傳感器(5)，熱端溫度傳感器(4)通過電纜與圖2中的熱端溫度電纜座(19)電連接，冷 端溫度傳感器(5)通過電纜與圖2中的冷端溫度電纜座(20)電連接，圖2中的熱端溫度測 量表(13)顯示圖2中的熱端溫度傳感器(20)處的溫度，圖2中的冷端溫度測量表(15) 顯示冷端溫度傳感器(5)處的溫度。待測材料(3)的外露部分均用保溫材料(6)包裹。加 熱器(9)、待測材料(3)、半導體致冷片(8)、散熱器(10)通過緊固件與底座(11)連成 一體。如果在t時間，加熱器(9)恆溫在某一溫度T。下消耗的電功為Q加，由圖2中的熱端 電功測量表(12)顯示，加熱器(9)恆溫在這一溫度T。所散失的熱量為Qti,由圖2中的熱端 電功測量表(12)顯示，沿待測材料(3)各截面流過的熱量為Q =QM-Q散,則有
式中，T,、 T2分別由熱端溫度測量表(13)、冷端溫度測量表(15)顯示,測出兩溫度計的間 距U待測材料(3)的截面積S,根據上式即可求得待測材料(3)在溫度7;和7^間的平均導 熱係數A。改變加熱器(3)的溫度或改變冷端溫度，即可測出待測材料(3)在其它溫度範 圍內的導熱係數。
權利要求1.一種良導體導熱係數測量儀，它含良導體導熱係數測試儀、熱端溫控傳感器、待測材料、熱端溫度傳感器、冷端溫度傳感器、保溫材料、冷端溫控傳感器、半導體致冷片、加熱器、散熱器、底座，良導體導熱係數測試儀含熱端電功測量表、熱端溫度測量表、機箱、冷端溫度測量表、熱端溫度設定指示表、熱端溫度設定調節旋鈕、熱端溫控電纜座、熱端溫度電纜座、冷端溫控電纜座、冷端溫度電纜座、冷端溫度設定調節旋鈕、冷端溫度設定指示表，其特徵是待測材料的冷端靠近端面中心處鑽有小孔，小孔內裝有冷端溫控傳感器，待測材料冷端的端面緊帖半導體致冷片，半導體致冷片的另一面與散熱器緊貼，冷端溫控傳感器和半導體致冷片通過電纜與冷端溫控電纜座電連接，冷端溫度設定調節旋鈕用以調節加在半導體致冷片上的電壓，從而改變待測材料冷端所需達到的溫度，其溫度值由冷端溫度設定指示表顯示。
2. 根據權利要求1所述的良導體導熱係數測量儀，其特徵是待測材料冷端的端面緊帖良 導體材料，良導體材料的另一端與半導體致冷片的一面相接觸，半導體致冷片的另一面與散熱 器相接觸。
3. 根據權利要求1所述的良導體導熱係數測量儀，其特徵是待測材料冷端的端面緊帖冰面。
4. 根據權利要求l所述的良導體導熱係數測量儀，其特徵是待測材料冷端的端面緊帖良導 體材料，良導體材料的另一端與冰面相接觸。
專利摘要一種良導體導熱係數測量儀，主要應用於材料的檢測及大、中專院校實驗教學。它含良導體導熱係數測試儀、熱端溫控傳感器、待測材料、熱端溫度傳感器、冷端溫度傳感器、保溫材料、冷端溫控傳感器、半導體致冷片、加熱器、散熱器、底座。待測材料的熱端裝有加熱器，待測材料冷端的端面緊帖半導體致冷片一面，半導體致冷片的另一面與散熱器緊貼，冷端溫控傳感器和半導體致冷片通過電纜與冷端溫控電纜座電連接，冷端溫度設定調節旋鈕用以調節待測材料冷端所需達到的溫度。該良導體導熱係數測量儀，不僅能任意設定和控制熱源的溫度，而且能任意設定和控制冷端的溫度，還能通過電功測量表測出沿二測溫點間傳導的熱量。
文檔編號G01N25/20GK201072411SQ200720063809
公開日2008年6月11日 申請日期2007年7月13日 優先權日2007年7月13日
發明者景 文, 楊國慧, 陳光偉 申請人:陳光偉;文 景;楊國慧