熱物性瞬態測量方法及裝置的製作方法
2023-06-08 17:19:36
專利名稱:熱物性瞬態測量方法及裝置的製作方法
技術領域:
本發明屬於測量技術領域,具體涉及一種熱物性瞬態測量方法及裝置,用於自動測量材料的熱導率、熱擴散係數、定壓比熱和密度;分析室溫附近材料熱物性隨溫度變化的規律。
背景技術:
材料的熱物性,指材料的熱導率、熱擴散係數、定壓比熱和密度。所謂瞬態自動測量,是在加熱升溫的過程中,快速完成自動測量、記錄、處理數據等工作。在國內、外,上世紀七、八十年代,關於熱物性瞬態測量技術的研究,曾一度出現過一個高潮。國內、外眾多知名學者作了大量工作,取得了很大成績。當時,研究了脈衝法、 恆流法、熱線法等測量方法。其中,脈衝法和恆流法這兩種瞬態測量方法,由於受到當時技術水平的限止,以及諸多條件的影響,國內、外學者都未能如願做出實際可以應用的測量儀器。因而,曾經頒布的相應部頒標準,目前也已經棄置。較長時間內,這個問題實際上沒有得到解決。直到本世紀初,基於一維半無限大傳熱模型的脈衝法、恆流法的瞬態測量儀器才獲得成功,被定名為SHT-20熱物性瞬態自動測量儀。相比之下,熱線法雖有國家標準和儀器供應市場。但熱線法仍未能突破穩態測量的範疇,它還不是真正意義上的瞬態測量方法, 需要改進和提高。
發明內容
本發明的目的,是提供一種全新的熱物性瞬態自動測量方法及裝置(針式熱物性瞬態測量方法及裝置),快速測量材料的熱導率、熱擴散係數、定壓比熱和密度;分析室溫附近材料熱物性隨溫度變化的規律。本發明的技術方案是一種熱物性瞬態測量方法,基於在均勻、無限大介質中,放置一根圓柱狀熱針,用恆定熱流通過熱針向介質持續加熱,形成沿徑向方向的一維圓柱面傳熱模型,該傳熱模型由下式表徵
權利要求
1. 一種熱物性瞬態測量方法基於在均勻、無限大介質中,放置一根圓柱狀熱針,用恆定熱流通過熱針向介質持續加熱,形成沿徑向方向的一維圓柱面傳熱模型,該傳熱模型由下式表徵
2.基於權利要求1所述方法的裝置,其特徵在於包括直流穩流電源、熱針、溫度信號採集模塊、信號處理器、存儲器、顯示器,所述熱針為圓柱狀,用絕緣材料製成,柱內含有溫差電偶和電加熱元件;所述存儲器預存有熱物性參數的計算模型,所述直流穩流電源向溫度採集模塊供電;溫差電偶輸出溫度信號,溫度信號採集模塊將該溫度信號轉換成數位訊號,送入信號處理器,信號處理器按照熱物性參數的計算模型進行處理,處理結果由顯示器顯不。
3.根據權利要求2所述的裝置,其特徵在於所述熱針的柱體用碳纖維製成,由芯柱和套管組合構成,所述電加熱元件用雙頭錳銅漆包線繞在芯柱上,該雙頭錳銅漆包線是用一根錳銅漆包線沿中點對摺繞制而成;所述溫差電偶用溫差電偶級的銅線和康銅線各一根焊接而成。
4.根據權利要求2所述的裝置,其特徵在於所述直流穩流電源輸出直流電流在 0.01-1. OOOA之間精密可調;在熱測量的時間內,加熱電流的波動幅度ΔΙ≤±0. OOlA。
5.根據權利要求2所述的裝置,其特徵在於所述溫度採集模塊的溫度分辯率: ΔΤ ≤ 0. Ik ;採樣頻率0. 5-lHz之間連續可調。
全文摘要
本發明公開一種熱物性瞬態測量方法及裝置,用於自動測量材料的熱導率、熱擴散係數、定壓比熱和密度,分析室溫附近材料熱物性隨溫度變化的規律。該方法基於在均勻、無限大介質中,放置一根圓柱狀熱針,用恆定熱流通過熱針向介質持續加熱,形成沿徑向方向的一維圓柱面傳熱模型;該測量裝置包括直流穩流電源、熱針、溫度信號採集模塊、信號處理器、存儲器、顯示器,所述熱針的柱體用碳纖維製成,由芯柱和套管組合構成,所述電加熱元件用雙頭錳銅漆包線繞在芯柱上,該雙頭錳銅漆包線是用一根錳銅漆包線沿中點對摺繞制而成;所述溫差電偶用溫差電偶級的銅線和康銅線各一根焊接而成。
文檔編號G01N9/02GK102183544SQ20101059058
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者陳昭棟 申請人:陳昭棟