[其他]雙試樣保護(hù)熱板高溫導(dǎo)熱儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101986000001542
• 申請(qǐng)日: 1986-08-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1003395B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣漢文;李晶;過(guò)曉宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 代理公司: 同濟(jì)大學(xué)專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 陳樹(shù)德;朱士蕓

一種測(cè)量非金屬固體導(dǎo)熱系數(shù)或熱阻的雙試樣保護(hù)熱板高溫導(dǎo)熱儀，測(cè)試溫度范圍為５００Ｋ～１４００Ｋ。勻溫板采用碳化硅材料，既提高了測(cè)試溫度又降低了成本；主加熱器采用先恒壁溫交流加熱、后恒熱流直流加熱的供熱方式，提高了測(cè)試速度；外側(cè)管狀加熱器用硅碳棒制成；并用微機(jī)實(shí)現(xiàn)了多路微弱電信號(hào)的準(zhǔn)確采集和處理。

本發(fā)明為一種測(cè)量材料導(dǎo)熱性能的熱物性實(shí)驗(yàn)儀器，用于測(cè)量非金屬固體材料的導(dǎo)熱系數(shù)或熱阻。

目前，保護(hù)熱板法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM和日本標(biāo)準(zhǔn)JIS中均已標(biāo)準(zhǔn)化，但這種標(biāo)準(zhǔn)中主要存在下列問(wèn)題：1、測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng);2、測(cè)試溫度較低，如JIS標(biāo)準(zhǔn)中的儀器只局限于常溫，ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的儀器最高也只達(dá)1350K。上述問(wèn)題主要關(guān)鍵在于：1、如何合理地選擇主體系統(tǒng)中的各種耐高溫材料;2、設(shè)計(jì)出合理的加熱方式;3、設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確測(cè)量和處理多路微弱電信號(hào)的系統(tǒng)。對(duì)于主體系統(tǒng)中的高溫材料如勻溫板的選擇，通常是用耐高溫不銹鋼或貴金屬，但耐高溫不銹鋼的使用溫度一般均低于1273K，而貴金屬價(jià)格昂貴，不甚經(jīng)濟(jì);主加熱器加熱方式通常是采用恒定電壓的直流電加熱法，用這種方法達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間較長(zhǎng);微弱電信號(hào)的測(cè)量通常用電位差計(jì)，而電信號(hào)與溫度的轉(zhuǎn)換以及最后的處理通常是由測(cè)試人員完成的，這也帶來(lái)了部分隨機(jī)誤差，且操作麻煩。

日本專(zhuān)利JP59-178348雖然對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，但這種儀器只能在常溫下使用，如果提高測(cè)試溫度，將使測(cè)量誤差越來(lái)越大。

本發(fā)明的目的是提供一種高溫（1400K）、快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、能自動(dòng)顯示和打印最終測(cè)試結(jié)果且成本較低的雙試樣保護(hù)熱板高溫導(dǎo)熱儀。

為了達(dá)到上述目的，設(shè)計(jì)了一個(gè)主體系統(tǒng)（圖一），由各種溫控儀表組成的電路控制系統(tǒng)（圖二）及由微型計(jì)算機(jī)和電壓表等組成的數(shù)據(jù)測(cè)量（圖三）和處理系統(tǒng)（圖四）。主體系統(tǒng)是由主加熱器1、環(huán)加熱器2、主加熱器勻溫板3、環(huán)加熱器勻溫板4、上、下輔助加熱器7、上、下輔助加熱器勻溫板6、上、下冷板9、管狀加熱器10、上、下絕熱層8、重塊11、絕熱材料12、13、外殼14、底座15、立柱22組成的;主、環(huán)加熱器和輔助加熱器均采用電熔剛玉莫來(lái)石制成爐盤(pán)，在主環(huán)加熱器中的爐盤(pán)中布置加熱絲;主加熱器勻溫板3、環(huán)加熱器勻溫板4，選用非金屬材料碳化硅，碳化硅含量不低于85%，板的厚度均為8～12毫米;管狀加熱器10采用硅碳棒，既提高了測(cè)試溫度和速度，又降低了成本;主加熱器1采用了一個(gè)先恒壁溫交流加熱、后恒熱流直流加熱的供熱系統(tǒng)，即先自動(dòng)控制升溫速率，當(dāng)溫度穩(wěn)定后再轉(zhuǎn)換成直流加熱，提高了測(cè)試速度，該供熱系統(tǒng)由溫控儀25、可控硅24、調(diào)壓器23、直流穩(wěn)壓器37組成;為了實(shí)現(xiàn)多路微弱電信號(hào)的準(zhǔn)確采集和處理，在主體系統(tǒng)與微機(jī)之間裝有帶IEEE-488標(biāo)準(zhǔn)接口的數(shù)字電壓表40，并設(shè)計(jì)了一個(gè)由微機(jī)39控制的多路切換系統(tǒng)41，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳遞，微機(jī)39根據(jù)溫度信號(hào)判定裝置的工作狀態(tài)，當(dāng)溫度達(dá)到穩(wěn)定后，根據(jù)Operating Instructions，Dynatech R/D Company，MA 82139，U.S.A.1985，pp.2-3.計(jì)算出試樣的導(dǎo)熱系數(shù)λ或熱阻R

式中〈＆＆〉加熱器加熱電流A，

U-加熱器加熱電壓V，

A-計(jì)量面積m²，

d₁，d₂-上、下試樣的厚度m，

T₁，T₂，T₃，T₄-分別是17，18，19，20的測(cè)溫元件測(cè)得的溫度K。

利用本儀器可以測(cè)出500K～1400K溫度范圍內(nèi)非金屬固體材料的導(dǎo)熱系數(shù)或熱阻。

附圖說(shuō)明：

圖一、雙試樣保護(hù)熱板高溫導(dǎo)熱儀主體系統(tǒng)示意圖;

圖二、溫度控制系統(tǒng)示意圖;

圖三、多路微弱電信號(hào)的準(zhǔn)確采集系統(tǒng)示意圖;

圖四、數(shù)據(jù)采集和處理框圖。