[发明专利]基于镜像热源原理的固体材料热物性测试系统及方法

说明书

本发明属于固体材料热物性参数测试技术领域，具体涉及基于镜像热源原理的固体材料热物性测试系统及方法，数据采集模块包括测温热电偶，AD转换器与计算机，测温热电偶安装在试样的上表面，测温热电偶通过导线与信号处理单元连接，信号处理单元将数据通过导线输入计算机中，显示并保存。基于平行热线法结合镜像热源原理，提出了一种新的固体材料热物性参数测算模型，在热线法测试原理的基础上，以试样绝热边界为界线，设与真实热源对称位置处存在虚拟镜像热源，以此消除绝热边界造成的热积聚效应影响，从而测试时可不需再限制实验时间和试样厚度，有效提升了热线法测试精度和降低实验操作难度。

技术领域：

本发明属于固体材料热物性参数测试技术领域，具体涉及基于镜像热源原理的固体材料热物性测试系统及方法。

背景技术

随着我国对节能减排的日益重视，各种新型材料层出不穷，材料热物性参数测试方法方面的研究将得到持续关注和发展。现有测试方法中，非稳态热源法因测试效率较高得到广泛应用，并被作为耐火材料和非金属固体材料热导率的标准测定方法。但为了满足热源法原理模型的无限大介质条件，热源法测试标准对试样厚度进行了明确要求，如果试样厚度不够，则需采用熔融手段进行加厚，同时对试样厚度和实验时间进行限定，不利于实验操作，使其应用范围受到限制。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明解决了为了满足热源法原理模型的无限大介质条件，热源法测试标准对试样厚度进行了明确要求，如果试样厚度不够，则需采用熔融手段进行加厚，同时对试样厚度和实验时间进行限定，不利于实验操作，使其应用范围受到限制的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

基于镜像热源原理测固体材料热物性参数的系统，包括试样、实验箱体、数据采集模块与加热装置，所述实验箱体为封闭式结构且其上表面活动设置有端盖；

所述数据采集模块包括测温热电偶、AD转换器与计算机，所述测温热电偶电连接所述AD转换器连接，所述AD转换器电连接所述计算机；

所述加热装置包括热源与稳压电源，所述热源为电热丝，所述电热丝电连接所述稳压电源且具有恒定功率q；

优选的，所述电热丝由镍铬电阻丝制成。

优选的，所述电阻丝的截面直径为0.1mm。

优选的，所述端盖通过铰链铰接在所述实验箱体的上表面。

优选的，所述稳压电源为直流稳压电源。

基于镜像热源原理测固体材料热物性参数的方法，其方法包括以下步骤：

1)将所述试样加工成若干200×200mm的块状结构；

2)取两块所述试样，在其表面刻上滑槽，然后将此两块所述试样叠放在实验箱内，将带有滑槽的一面相对放置；

3)将所述热源放置于两块所述试样的滑槽之内，两块所述试样的所述滑槽之间形成缝隙，将所述试样打磨成试样粉末，填充在所述滑槽之间的缝隙内；

4)所述测温热电偶安装在所述试样的上表面；

5)再将两块所述试样的上表面和侧面均用绝热棉包覆，如试样尺寸足够或无穷大，则热源温升可表示为：