[其他]雙試樣保護熱板高溫導熱儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86101542
• 申請日: 1986-08-18
• 公開（公告）號: CN86101542A
• 公開（公告）日: 1988-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 蔣漢文;李晶;過曉宇
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N25/18
• 分類號: G01N25/18
• 代理公司: 同濟大學專利事務所
• 代理人: 陳樹德,朱士蕓

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

目前，雙試樣保護熱板高溫導熱儀器中的主要關鍵問題有三：一是如何合理地選擇主體系統(tǒng)中的各種耐高溫材料;二是設計出合理的加熱方式;三是設計出準確測量和處理多路微弱電信號的系統(tǒng)。對于主體系統(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，而貴金屬價格昂貴，不甚經(jīng)濟;主加熱器加熱方式通常是采用恒定電壓的直流電加熱法，用這種方法達到穩(wěn)定的時間較長;微弱電信號的測量通常用電位差計，而電信號與溫度的轉(zhuǎn)換以及最后的處理通常是由測試人員完成的，這也帶來了部分隨機誤差，且操作麻煩。

本發(fā)明的目的是提供一種高溫（1400K）、快速、準確、簡便、能自動顯示和打印最終測試結(jié)果且成本較低的雙試樣保護熱板高溫導熱儀。

為了達到上述目的，設計了一個主體系統(tǒng)（圖一），由各種溫控儀表組成的電路控制系統(tǒng)（圖二）及由微型計算機和電壓表等組成的數(shù)據(jù)測量（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（20）組成的;主、環(huán)加熱器和輔助加熱器均采用電熔剛玉莫來石制成爐盤;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，既提高了測試溫度和速度，又降低了成本;主加熱器（1）采用了一個先恒壁溫交流加熱、后恒熱流直流加熱的供熱系統(tǒng)，即先自動控制升溫速率，當溫度穩(wěn)定后再轉(zhuǎn)換成直流加熱，提高了測試速度，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;為了實現(xiàn)多路微弱電信號的準確采集和處理，在主體系統(tǒng)與微機之間裝有帶IEEE-488標準接口的數(shù)字電壓表（40），并設計了一個由微機（39）控制的多路切換系統(tǒng)（41），實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的準確傳遞，微機（39）根據(jù)溫度信號判定裝置的工作狀態(tài)，當溫度達到穩(wěn)定后進行數(shù)據(jù)的處理并輸出計算結(jié)果。利用本儀器可以測出500K～1400K溫度范圍內(nèi)非金屬固體材料的導熱系數(shù)或熱阻。

附圖說明：

圖一、雙試樣保護熱板高溫導熱儀主體系統(tǒng)示意圖;

圖二、溫度控制系統(tǒng)示意圖;

圖三、多路微弱電信號的準確采集系統(tǒng)示意圖;

圖四、數(shù)據(jù)采集和處理框圖。

利用附圖中所示的例子，對發(fā)明作進一步的說明：

圖一、主體系統(tǒng)部分。二塊直徑、厚度相同的試樣（5）對稱地裝在主加熱器（1）、環(huán)加熱器（2）、主加熱器勻溫板（3）、環(huán)加熱器勻溫板（4）的上、下二個方向。主加熱器勻溫板（3）和環(huán)加熱器勻溫板（4）之間留有2毫米的間隙，通過在圓周上均勻分布的三個碳化硅連接橋連成一體。設置上、下輔助加熱器（7）的作用是提高測試的平均溫度和降低測試溫差，在上、下輔助加熱器（7）與試樣（5）之間設有上、下輔助加熱器勻溫板（6）起勻溫作用，上、下輔助加熱器（7）外側(cè)的上、下絕熱層（8）起軸向隔熱作用。開有迷宮式槽道的上、下冷板（9）帶走各加熱器發(fā)出的熱量。在試樣（5）的外側(cè)設計了一個管狀加熱器（10），以減少試樣（5）的邊緣熱損誤差，管狀加熱器（10）由硅碳棒制成。（17）、（18）、（19）、（20）、（21）分別為主、輔、管加熱器的測溫和控溫元件，采用直徑為0.3毫米的二等標準鉑-鉑熱電偶。為測量主、環(huán)加熱器（1）、（2）之間的熱平衡，在主、環(huán)加熱器勻溫板（3）、（4）之間設置了16對熱電堆（16）。在管狀加熱器（10）與試樣之間以及與外殼（14）之間都填有散裝絕熱材料（12）、（13）。