[实用新型]热导率动态测量仪

说明书

本实用新型涉及一种对固体材料的热导率测量仪器，尤其涉及一种实验用热导率动态测量仪。

热导率动态测量仪又名热波仪，可用作动态法测量固体热导率的实验。用动态法测量热导率在国际上已有些方式，但还末见有既简单可靠、又能保证实验和测量精度的实验装置。

本实用新型的目的是：提供一种热导率动态测量仪、能保证实验和测量精度的实验装置；同时也是一种能充分体现实验的物理思想、装置也简单可靠的热导率动态测量仪。

本实用新型的目的是以下述技术方案实现的：一种热导率动态测量仪，其特征是包括棒状金属样品及其置于金属内部的热电偶阵列和脉动热源组成，棒状金属样品外用隔热材料包覆，脉动热源施加在棒状金属的一端，且为一时钟控制的电加热器件，热电偶接出温度测量信号。

本实用新型采用简谐法测量，其原理是当热量在样品中传播时，样品中各点温度不必保持恒定，给定适当边界条件时，它将随时进行简谐变化，利用这种变化便可计算出热导率。这样就可将难于测准的热学量的测量变为容易测准的速度测量，因而测量误差相应降低。

为了实现热量一维传播，将材料制成棒状，并用隔热材料紧裹其侧面，这样热量将只沿轴向传播，并且有任意一个垂直二棒体的截面上各点的温度相同。于是只要测量轴线上各点的温度分布，就可确定整个棒上的温度分布。温度的测定是用温差电偶(铜-康铜)列阵，各温差电偶之间距离均为1-3cm，温差电偶的高温端均插至棒内轴线处，以防止棒侧面漏热产生的径向效应的影响。诸温差电偶的低温端公用，装在棒尾，以克服整个棒温起伏所带来的变化。被测温度点的热电势送到记录仪上，直接画出该点温度随时间变化的T-t曲线。

本实用新型的特点是：提供了一种热导率动态测量仪、能充分体现实验的物理思想、能保证测量精度；装置简单可靠。

以下结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型结构示意图

热导率动态测量仪的构成包括棒状金属1、置于金属中间的热电偶阵列2、脉动热源3组成，棒状金属样品外用隔热材料包覆，脉动热源施加在棒状金属的一端，且为一时钟控制的电加热器件，热电偶接出温度测量信号。棒状金属样品选用铜、铝、铁等，热电偶列阵是用温差电偶(铜-康铜)列阵，各温差电偶之间距离均为2cm，温差电偶的高温端均插至棒内轴线处，以防止棒侧面漏热产生的径向效应的影响。

热电偶列阵中被测量的热电偶的选择由机械波段开关或电子开关来完成。

可以直接控制电加热器来造成按简谐规律(或方波)变化的热源；也可以制造一个机械控制的脉动变化的热源：只要在棒的一端放上电热器，使电热器的开关处于一分钟开一分钟关的脉动状态即可。这可由每两分钟转一周的电机带动凸轮控制微动开关来完成。于是，电热器便成为周期为120秒的周期性脉动热源。更方便的脉动热源是直接控制电加热器，由电子钟控电加热器件，电子钟控器件采用可编程控制器、微处理器等，微处理器输出接可控硅，对电加热器件的功率控制由可控硅来实现。

如果用可编程控制器和电子钟控脉动热源可以实现全自动的热导率动态测量仪，但是测量的物理思想并无直接表明。

机械钟控脉动热源装置中令微动开关同时控制一个产生直流6V电压的电源，直接送到记录仪的第二支记录笔上，所画出的周期为120秒的方波将作为波速测量的参考。

本实用新型的进一步改进是在热端和冷端(金属棒的另一端)增设冷却水循环装置4，热端和冷端冷却水的作用是提高温度脉动幅度。

用T形管接头将自来水分成两路，一路不必用稳流，直接进入冷端入水口即可，另一路进入稳流器，将流速恒定的水流送入热端入水口，用止水夹调节流量，使热端出水口在每一个周期(两分钟)的出水量为280—300ml，冷端出水口的流水量尽量大些。当用脉动热源加热一定时间后，棒的热端就会出现稳定的幅度较大的温度脉动变化，通过滤波办法将基波留下。

为使热状态支动态平衡，在通电60—90分钟后再开始绘制被测样品上各点(各个热电偶)温度(T)随时间(t)变化的T-t曲线。用此曲线即可立即算出待测金属的热导率。T-t数据的处理由外接的微型计算机进行运算或曲线由记录仪所得参数推算。

机械脉动热源时用秒表测量控制器通电指示灯的亮暗时间，即脉动热源的周期，算出频率f。电子钟控器件可以直接给出加热周期数字显示。

纯机械测量时可用秒表测量记录仪的走纸速度。