瞬态平面热源法导热系数测试仪/固态导热系数测试仪/固态导热系数仪 * 型号HAD-DRE-2C 一、概述 HAD-DRE-2C导热系数测试仪采用瞬态平面热源法，主要测量固体、粉末、胶状、各向异性材料等的蓄热系数、导热系数、导温系数（热扩散系数）和比热。本仪器基于TPS瞬态平面热源，用Hot Disk作为探头的导热系数测定仪。Hot Disk法的优点有： (1)直接测量热传播，可以节约大量的时间； (2)不会和静态法一样受到接触热阻的影响； (3)无须特别的样品制备，只需相对平整的样品表面。 二、 主要指标 1、导热系数测定范围：0.01—100W/mk。 2、测量时间：1-600秒。 3、准确度：优于5％ 4、温度范围：标准测量：室温，可选配试样温度控制器如：-20℃～120℃，费用另计。 5、样本尺寸：大于15mm高，大于直径45mm相对平整的样品表面。 6、电源：220V，功率：200W。 三、瞬态平面热源法测量原理 瞬态平面热源法(Transient Plane Source Method，TPS)是在法的基础上发展起来的，该方法也被称为“Gustafsson”探头法或Hot Disk法，TPS探头可以看成由金属丝(一般采用金属镍)弯成的同心圆环，并在圆环的两面覆盖有抗腐蚀性和机械性能良好的聚合物保护层。在本方法中，探头是由导电金属镍经刻蚀处理后形成的连续双螺旋结构的薄片，外层为附有一层保护层，它令探头具有一定的机械强度，同时保持探头与样品之间的电绝缘性。探头通常被放存两片样品中间进行测试。探头的温升是时间的函数。探头既是温度传感器又作为加热源(自加热传感器)。然后利用对应的模型和边界条件对响应进行分析。 在测试过程中，电流通过镍丝时会产生的热量，热量会同时向探头两侧的样品进行扩散。热量在材料中扩散的速率依赖于材料的热扩散系数和导热系数等热特性。通过记录温度与探头的响应时间，材料的这些特性可以被计算出来。由于Hot Disk探头既是热源又是温度传感器，因而本方法非常快捷和便利，同时也相当精确。 其物理模型与法相似， Carslaw和Jaeger基于材料对一无限小、长源恒定热流的温度响应给出了法计算材料导热系数数学解：  （1） 式中θ为探头温升，T为t时刻探头温度，T0为探头初始温度，q为加热功率，λ为样品导热系数，α为样品热扩散系数，r为测试径向位置，Ei为指数积分函数，其表达式为：
 （2） 其中μ=r2/4αt，当r2/4αt << 1时，可用其前两项表示，从而得到：  （3）
其中欧拉常数C=0.57726。对上式两端取微分可得到样品导热系数：  （4）
以上推导忽略了探头的尺寸和热容等影响因素，实际测量中，由于探头具有一定体积和热容，因此在探头开始加热时，样品温升会有个时间滞后，在对数时间—温升曲线图上表现为一非线性段，这个时间取决于探针尺寸和结构，之后进入线性段，zui后曲线将趋于平稳。本仪器采用用筛选数据法取线性段上的数据进行线性拟合，从而得到导热系数值。当材料的导热系数已计算出，也就能计算出热扩散系数。 比热容通过如下公式计算： C=λ/(a*p) a：热扩散率，单位m2／s λ：导热系数，单位W／(m·K) p：密度，单位g／m3 C：比热容，单位KJ／(kg·K) 四、仪器安装调试 1、将仪器安置在平稳坚固的工作台上，连接好电源线。 2、连接好传感器线和仪器与计算机的通信线。 3、计算机系统Microsoft XP系统，在计算机中安装Microsoft office Excel2003和Microsoft office Access2003，再安装DRH导热系数测试软件，如需打印报表还要安装打印机。 4、如计算机没有2个9针COM口，需配RS232转USB线或RS232板卡，并安装相应驱动。 5、打开仪器电源开关，启动计算机，运行DRE导热系数测试软件。如通信端口设置正确，自动进入测试软件主界面。否则弹出通信端口设置界面，分别选择恒流源和电压表通信端口地址，按“测试”键，如文本框中读到与仪器相对应数据，请按“停止”键。如果恒流源和电压表的数据都能读入计算机，请按“进入测试界面”键进人测试软件主界面。否则需检查通讯线路和通讯端口设置是否正确。 6、单击菜单“参数设置-探头参数”，弹出用户验证界面，输入用户名和密码（仪器用户名：xt，密码：808），进入探头参数设置界面，请输入探头参数，确认退出。 五、仪器操作 （一）、测试样品准备 1、对各向同性大样本材料，样本的形状可以是圆柱形，方形或者长方形。没有加工成特定的形状，只要样本与传感器的接触平面足够光滑平整。 2、样本的厚度要求与其材料的属性有关。因为TPS过程中热量的扩散与样本材料的热特性相关，保证热波在热流方向在测量的时间内进入样本的厚度不大于样本自身的厚度。 3、样本尺寸选择的标准是尽可能的减少外表面对测量结果的影响。样本的大小应该满足这样的要求：从探头的双螺旋的任何部分到样本外表的任何部分的距离大于双螺旋线的平均直径。对导热系数大的材料，其试样尺寸要更大。 4、样本与传感器接触的表面应当是平整、光滑的，样本应夹住Hot Disk探头的两侧表面。 5、粉状、胶状试样需多少体积符合上述2、3、条要求。 （二）、控制参数设置 1、单击菜单“参数设置-控制参数”，弹出控制参数设置界面。 2、计算开始点是人为的去掉时间对数-温升曲线前面一段线性不好的曲线，其 数值是将实验数据采集的个数前多少个数据去掉，实验数据采集的个数可根据测试时间和采样间隔计算出来，一般可去掉10%的数据。测试时间一般2分钟，导热系数高的材料和易产生对流的材料测试时间就要短。采样间隔一100ms能满足要求。调零电流设置一般不大于2ma,避免在实验前大电流对探头提前加热，影响后面测量结果。测试电流设置一般使温升不超过3℃。 （三）、将探头置于试样中，等温度稳定均匀（按“调零输出”键，从电压表读数是否稳定可判断试样温度是否稳定）后，按“调零输出”键，调“调零”电位器，使电压表读数在零附近。 （四）、按“开始测试”键，仪器进入自动测试状态，完成后自动显示测量结果。 （五）、如需保存结果，按菜单“保存结果”，弹出保存结果界面，按“确认”后，结果保存。如需保存曲线图，单击菜单“试验曲线-保存曲线”，把图形保存在选定的位置。 （六）、按菜单“生成报告”，弹出输入实验信息界面，输入相关信息后按“确认”键，Excel文件型的报告自动生成，如报告需保存，请另存。其操作与Excel一样。 六、注意事项 1、仪器测试前，需进行约30分钟预热。 2、仪器附近不能有大的电干扰，试样在环境温度相对稳定的无风环境下测试。 3、探头置于试样中后，约20分钟温度稳定期，使试样和探头温度达到一个稳定平衡状态，才能进行测试。同一试样重复测试，需30分钟以上的时间间隔。如试样在温度控制器中测试，有充足的时间，使试样温度均匀稳定，否则影响测试结果。总之，试样和探头温度均匀稳定后才能进行测试。 4、测试过程中，当时间对数-温升曲线出现如下状况时，可能存在的原因如下： a、曲线不光滑，可能是试样与探头接触不好。 b、曲线后段翘尾，可能试样尺寸偏小。 c、曲线后段走平，可能测试电流偏小。 七、仪器成套 1、测试主机 1台 2、探头 1个 3、通讯套件 1套 涡街流量传感器/流量传感器 型号:LP-LUGB-21 我们引进国外研制成功LP-LUGB-21型应力式涡街流量传感器，它采用压电晶体作检测传感器，可靠性大为提高，具有从低温-40℃到高温+350℃的宽广的工作温度范围。它与LSD型电脑流量积算仪或LCD型可编程流量演算仪配套使用，可以测量蒸汽、空气、一般气体及液体的体积流量和质量流量，是目前一种理想的流量仪表。
工作特点：
检测元件不接触被测介质，因此性能稳定，可靠性高。
没有可动部件，构造简单而牢固，长期运行可靠，使用寿命长。
测量范围广，量程比达1:10。
精度高。
输出脉冲信号，便于同计算机等数字系统配套使用。
安装、维护方便。
LP-LUGB-21涡街流量传感器
产品指标
测量介质：蒸汽(饱和蒸汽和过热蒸汽)、空气、一般气体和液体。
测量可能范围：雷诺数为8000～7000000。
正常工作范围：雷诺数为20000～7000000。
精度：液体 指示值的±1.0％；
气体 指示值的±1.0％；
蒸体 指示值的±1.5％。
重复性：指示值的±0.3％。
输出信号：三线制电压脉冲
低电平：O～lV；
高电平：大干4V
占空比：约50％。
电源电压：+12VDC，小负载电阻10ΚΩ，大负载电容0.22μF。
介质温度：普通型-40～+250℃；
高温型+100～+350℃。
工作压力：O～2 5MPa。
压力损失：△P=1.1×r×V2(式中△P：压力损失Pa；V：流速m/s；r；流体重度kgf/m3)。
传感器材质：碳钢：不锈钢(1Crl8Ni9Ti)。
规格(管道内径)：25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300㎜。
⒔电路放大器环境条件：湿度：-40～+50℃；湿度：≤85％RH。 |
