[其他]双试样保护热板高温导热仪

说明书

一种测量非金属固体导热系数或热阻的双试样保护热板高温导热仪，测试温度范围为５００Ｋ～１４００Ｋ。匀温板采用碳化硅材料，既提高了测试温度又降低了成本；主加热器采用先恒壁温交流加热、后恒热流直流加热的供热方式，提高了测试速度；外侧管状加热器用硅碳棒制成；并用微机实现了多路微弱电信号的准确采集和处理。

本发明为一种测量材料导热性能的热物性实验仪器，用于测量非金属固体材料的导热系数或热阻。

目前，保护热板法导热系数测定仪在美国标准ASTM和日本标准JIS中均已标准化，但这种标准中主要存在下列问题：1、测试时间较长;2、测试温度较低，如JIS标准中的仪器只局限于常温，ASTM标准中的仪器最高也只达1350K。上述问题主要关键在于：1、如何合理地选择主体系统中的各种耐高温材料;2、设计出合理的加热方式;3、设计出准确测量和处理多路微弱电信号的系统。对于主体系统中的高温材料如匀温板的选择，通常是用耐高温不锈钢或贵金属，但耐高温不锈钢的使用温度一般均低于1273K，而贵金属价格昂贵，不甚经济;主加热器加热方式通常是采用恒定电压的直流电加热法，用这种方法达到稳定的时间较长;微弱电信号的测量通常用电位差计，而电信号与温度的转换以及最后的处理通常是由测试人员完成的，这也带来了部分随机误差，且操作麻烦。

日本专利JP59-178348虽然对上述问题进行了改进，但这种仪器只能在常温下使用，如果提高测试温度，将使测量误差越来越大。

本发明的目的是提供一种高温（1400K）、快速、准确、简便、能自动显示和打印最终测试结果且成本较低的双试样保护热板高温导热仪。

为了达到上述目的，设计了一个主体系统（图一），由各种温控仪表组成的电路控制系统（图二）及由微型计算机和电压表等组成的数据测量（图三）和处理系统（图四）。主体系统是由主加热器1、环加热器2、主加热器匀温板3、环加热器匀温板4、上、下辅助加热器7、上、下辅助加热器匀温板6、上、下冷板9、管状加热器10、上、下绝热层8、重块11、绝热材料12、13、外壳14、底座15、立柱22组成的;主、环加热器和辅助加热器均采用电熔刚玉莫来石制成炉盘，在主环加热器中的炉盘中布置加热丝;主加热器匀温板3、环加热器匀温板4，选用非金属材料碳化硅，碳化硅含量不低于85%，板的厚度均为8～12毫米;管状加热器10采用硅碳棒，既提高了测试温度和速度，又降低了成本;主加热器1采用了一个先恒壁温交流加热、后恒热流直流加热的供热系统，即先自动控制升温速率，当温度稳定后再转换成直流加热，提高了测试速度，该供热系统由温控仪25、可控硅24、调压器23、直流稳压器37组成;为了实现多路微弱电信号的准确采集和处理，在主体系统与微机之间装有带IEEE-488标准接口的数字电压表40，并设计了一个由微机39控制的多路切换系统41，实现了数据的准确传递，微机39根据温度信号判定装置的工作状态，当温度达到稳定后，根据Operating Instructions，Dynatech R/D Company，MA 82139，U.S.A.1985，pp.2-3.计算出试样的导热系数λ或热阻R

式中〈＆＆〉加热器加热电流A，

U-加热器加热电压V，

A-计量面积m²，

d₁，d₂-上、下试样的厚度m，

T₁，T₂，T₃，T₄-分别是17，18，19，20的测温元件测得的温度K。

利用本仪器可以测出500K～1400K温度范围内非金属固体材料的导热系数或热阻。

附图说明：

图一、双试样保护热板高温导热仪主体系统示意图;

图二、温度控制系统示意图;

图三、多路微弱电信号的准确采集系统示意图;

图四、数据采集和处理框图。