[发明专利]单试件防护热板法热导率测试仪的热交换功率的修正方法

说明书

技术领域

本发明属于材料热物理特性的检测技术领域，特别是一种单试件防护热板法热导率测试仪的热交换功率的修正方法。

背景技术

单试件防护热板法热导率测试仪是一种常用的采用稳态法测试隔热材料热导率的仪器，也是公认的准确度最高的一种测试手段。但是，由于在单试件防护热板法热导率测试仪的热板/护板和热板/背板间存在热交换功率，以热板/护板间的热交换为例，当热板温度T_r高于护板温度T_h时，热板会有一部分热量ΔP_r/h传递到护板，此时仪器提供给热板的加热功率包括了维持样品两面之间的功率P_S以及传递给护板的功率ΔP_r/h两部分，根据公式（1）可知，这将导致计算得到的样品的热导率偏大；反之，当热板温度T_r低于护板温度T_h时，护板会有一部分热量ΔP_r/h传递到热板，此时仪器仅需要提供给热板的加热功率是维持样品两面之间的功率P_S和护板传递给热板的功率ΔP_r/h之差，根据公式（1）可知，这导致计算得到的样品的热导率偏小。类似地，可以分析背板与热板间的温差ΔT_r/b引起的功率损失ΔP_r/b。热板/护板和热板/背板间存在热交换功率使得该方法的测量准确度大大降低。

传统的单试件防护热板法热导率测试仪主要以温度标定来保证热板/护板以及热板/背板间的热平衡，但这种方法在实际中实施起来比较困难。以热板/护板为例，由于护板和热板间的热交换发生在护板和热板相邻的隔缝之间，而护板和热板的温度传感器与隔缝存在一定距离，在温度传感器和隔缝之间会存在温度梯度，即温度传感器并不能直接反映隔缝处的温度。

因此，通常热板和护板之间难以保证温度完全相等，即热板和护板间总是存在温差，从而导致它们之间存在热交换。同理，热板和背板之间也会存在热交换。热板/护板及热板/背板间的热交换将降低该测试方法的准确度。因此，建立一种方法来修正这种交换功率并进一步提高仪器的准确度是十分必要的。

总之，热板/护板和热板/背板间存在的热交换功率使得该方法的测量精度大大降低，在室温附近即0～100度之间的测量精度只能在±3.0%，而当在远离室温的温度点进行热导率测量时，这种热板/护板和热板/背板间存在热交换功率对测量结果的影响更大，如在200度以上的高温段和-50度以下的低温段时，测量精度仅为±7.0%～±10%，远不能满足保温材料的科研和质量保证的检测要求。

发明内容

本发明提供一种单试件防护热板法热导率测试仪的热交换功率的修正方法，以利于通过在单试件防护热板法热导率测试仪上对标准物质测试，实现对热板/护板和热板/背板间热交换功率的修正，对单试件防护热板法热导率测试仪的热板/护板和热板/背板间存在的热交换功率进行补偿，从而提高该仪器的测量准确度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种单试件防护热板法热导率测试仪的热交换功率的修正方法，该方法包括标准物质、热板/护板间和热板/背板间的热交换功率算法以及修正热交换功率后的热导率的计算公式；

所述的标准物质由标号分别为S1、S2和S3的三块样品组成，且满足以下条件：

（1）由同种材料采用完全相同的工艺制作而成，即它们的热导率是相同的；

（2）所述标准物质的热导率是已知的，且在0.001～1.0W/m·K之间；

（3）所述标准物质的横向尺寸为0.30m×0.30m，厚度分别为d₁、d₂、d₃，满足2.25×d1≤1.50×d2≤d3≤0.375m，且d1≥0.10m；

所述热板/护板间与热板/背板间的热交换功率算法为对所述标准物质的三块样品，在单试件防护热板发热导率测试仪上对三块标准物质分别进行测试，则通过下式计算：