[实用新型]一种材料导热系数的测量装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及测定材料导热系数领域，具体涉及一种测量材料导热系统的装置。

背景技术：

导热系数反映了物质传导热量的能力，与传热过程密切相关，是物质非常重要的热物理性能参数，也是进行绝热设计和分析计算不可或缺的关键参数；在能源、化工、制冷、生物、食品等行业有着广泛的应用。

导热系数的测量方法一般可分为稳态法和非稳态法两大类，稳态法指的是在试样达到热稳定后，通过测量流过试样的热量、温度梯度等由傅立叶定律确定试样材料的导热系数，其分析的出发点是稳态的导热微分方程，其特点是实验公式简单，实验时间长，测试中需要大尺寸的试样，需要测量导热量(直接或间接)和若干点的温度。

非稳态法指的是实验测量过程中试样温度随时间变化，其分析的出发点是不稳态导热微分方程。测量原理是对处于热平衡状态的试样施加某种热干扰，同时测量试样对热干扰的响应(温度随时间的变化)，然后根据响应曲线确定试样材料导热系数的数值。对于非稳态测定方法，热线法应用较为广泛，但是在实际应用中，由于热丝的直径极小，很难直接插入有一定硬度的样品材料内，限制了热丝法的应用。

中国专利CN 101320007A公开了一种基于线热源原理的探针法材料导热系数测量装置，该装置包括探针、微机处理系统和稳压电源，其中探针包括电加热丝、探针管和热电偶，热电偶和加热丝置于探针管的内部，插入被测材料的探针将温度电势信号送入微机处理系统内，进行处理、变换和显示；稳压电源给电加热丝提供恒定电压使加热功率恒定，其电压范围值由微机处理系统控制。该技术方案是通过测量随时间变化的探针温升和加热功率来得到所测材料的导热系数。测试中，要求使用热电偶进行测温，热电偶的测温点布置在探针管中间的小孔内，增加了制作难度，且使用中容易出现接触不良等故障，不利于数据的稳定性和准确性。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种基于非稳态法的测量材料导热系数的装置，用于解决现有测量装置样品需要量大、测试范围小以及测试精度低等问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种材料导热系数的测量装置，该装置包括探针、稳压电源、计算机处理系统；所述测量装置还包括惠斯登电桥和数据测试采集系统，所述惠斯登电桥分别与稳压电源、探针以及数据测试采集系统相接，所述数据测试采集系统与计算机处理系统相接。

所述探针包括漆包铜丝和探针管，所述漆包铜丝涂有绝缘层，并均匀布满于探针管内部，中间填充绝缘的导热硅脂，所述探针管的管头和管尾用环氧树脂胶密封。

所述探针管采用医用针头，且长度和外径的比值大于25。

所述稳压电源为可调直流稳压电源。

所述惠斯登电桥包括三个可调电阻箱。

本实用新型提供的测量装置具有如下优点：

1、结构简单，容易实现，操作方便；

2、适用范围广，可用于准确测定固态、液态、气态物质包括自身能导电的物质的导热系数；

3、样品用量少；

4、可以在线测量；

5、测量精度高。

6、测试时间短，操作步骤简单；

7、测定过程样品的温升小，测量时环境的热扰动影响小；

8、对于生物材料，组织损伤小且受影响区域小；

9、测量精度高。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型中测量装置的结构示意图。

图2为本实用新型中探针的结构示意图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

基于线热源瞬态模型，可建立无限大、各向同性介质中的一维径向瞬态传热微分控制方程：