[发明专利]变热阻补偿式热阻测试方法

说明书

本发明提供一种热阻测试系统，包括可控温热沉、变热阻模块、热流传感器、温度传感器、信号处理和控制单元。系统采用变热阻补偿方法进行热阻测试，工作时，变热阻模块会补偿形成与被测物体以所述的热流传感器为基准对称的热流，使所述的热流传感器的热流输出为零，故被测物体的热阻值为所述的变热阻模块的热阻值。补偿方法可减少并消除干扰和测量误差，变热阻模块通过预先标定热阻变化规律，适应不同热阻大小的测试对象。本发明提供的热阻测试系统和变热阻补偿方法环境适应性强、测试时间短、测量精度和稳定性高、检测成本低和便于现场安装使用，大大扩展了稳态热阻测试方法的应用领域。

技术领域

本发明涉及一种热阻测试方法，特别是一种变热阻补偿方法的热阻测试方法。属于热物理参数测试领域。

背景技术

表示材料导热性的参数有两种：导热率和热阻。其中，导热率用来表示某种材料的导热性，热阻则用来表示某个物件的导热性。

基于热阻原理式的热阻稳态测试方法，即利用温差和热流之间的对应关系进行，由于环境干扰因素多，热平衡很难达到，行业应用存在局限。

补偿测量法是用与被测对象性质相同的已知量去补偿测量，测量时使两者作用相互平衡的测量方法。其特点是： ⑴测量精度高； ⑵不向被测量取用或释放能量； ⑶测量回路无电流流过，因此与连接导线电阻大小无关； ⑷测量准确度与电源稳定性有关。

发明内容

本发明的目的是解决现有热阻稳态测试技术的缺陷，提供一种采用变热阻补偿方法进行热阻测试的方法。简单易行，并能够提高测试精度，适应不同环境。

变热阻补偿式热阻测试系统，其特征在于，包括可控温热沉、变热阻模块、热流传感器、温度传感器、信号处理和控制单元，自近至远沿一维方向依次布置所述的可控温热沉、所述的变热阻模块、所述的热流传感器、被测物体和所述的温度传感器。所述的可控温热沉的温度不随传递外部传递到它的热能大小变化，并且温度内部可控，所述的可控温热沉的温度控制可以是半导体制冷和加热方式以及热工质制冷和加热方式实现，所述的变热阻模块可以是半导体制冷和加热方式以及热工质制冷和加热方式实现，具有基本平行的两个传热基准面，所述的可控温热沉与所述的变热阻模块的近端传热基准面热紧密接触，所述的热流传感器的冷热端分别与所述的变热阻模块的远端传热基准面和被测物体的近端侧热紧密接触，所述的热流传感器可以是不同原理实现的，采用接触式埋入安装和表面贴装以尽量减少对温度场的干扰，被测物体的远端侧沿圆周均布至少3个所述的温度传感器，所述的信号处理和控制单元接受处理所述的热流传感器和所有所述的温度传感器的信号，实现控制所述的可控温热沉的温度并可变化所述的变热阻模块的热阻。

基于一维传热的基本假定和传热学知识，热流通过被测物体的热阻为被测物体的表面温差与流过的热流大小的比值。工作时，所述的可控温热沉和所述的变热阻模块会补偿形成与被测物体以所述的热流传感器为基准对称的热流，变化变热阻模块的热阻，使所述的热流传感器的热流输出为零，则补偿形成的热流与通过被测物体的热流差为零，即热流大小一致，热流方向相反，并且所述的可控温热沉的温度控制在被测物体的表面温度，即被测物体和所述的变热阻模块的表面温度差一致，故被测物体的热阻值为所述的变热阻模块的热阻值。

考虑被测物体的实际传热近似一维热流，属于非稳定传热，由于温度波的时间延迟，实际上在同一时刻所测得的温度值和热流值在时间上不吻合；另一方面，由于被测物体的蓄热作用，同一时刻，不同方向的热流值不一致。上述测试方法采用被测物体的平均温度以及更换被测物体的两端面，消除了上述非稳态传热和被测物体的蓄热误差。

应用所述的变热阻补偿式热阻测试系统进行热阻测试的方法，其特征在于：

1.标定所述的变热阻模块两端传热基准面间的热阻值；

2.布置所述的可控温热沉、所述的变热阻模块、所述的热流传感器、所述的热流传感器、被测物体和所述的温度传感器，并保证热接触紧密；