[发明专利]一种基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置

说明书

本发明公开了一种基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，包括保温箱、制冷组件、测量电路和计算模块；所述制冷组件对所述保温箱制冷；所述测量电路包括串联的恒流稳压电源、热带A、热带B、热带C和标准电阻。本发明的装置采用三条热带可以消除热源在通入电流过程中自热温升带来的影响，提高了冰导热系数的测量精度；本发明的装置采用的热带很薄，厚度仅0.15mm，热带与待测样品接触较为充分，故测量精度较高；本发明的装置实现了制冰与测量一体化，提高了装置的实用性；本发明的装置不仅可以测量冰的导热系数，还可以测量松散材料、多孔介质以及非金属固体材料，在热带表面覆盖很薄的绝缘层之后，还可以用于测量金属材料，适用范围广。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体为一种基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置。

背景技术

导热系数是表征材料导热性能优劣的参数，在化工、能源、动力工程等领域具有重要的作用。测量冰的导热系数对冻土的热工性能参数的研究具有重要意义。常用的导热系数的测量方法可分为稳态测量法和瞬态测量法。稳态测量法建立稳定温度场所需要的时间较长，测量效率低，且对测量系统的绝热条件以及样品尺寸要求较为苛刻。

瞬态测量法很好地克服了稳态法的上述缺点。在瞬态法中，对处于热平衡的样品施加热干扰，通过测试试样内部温度场的变化，结合非稳态导热微分方程，计算出待测样品材料的导热系数。与稳态法相比，瞬态法测量在外加稳定热源条件下，样品温度对时间的响应不需要达到热平衡，测试时间短，接触热阻等因素对测量精度的影响小，这使得它温度范围和量程广，精确度高。

发明内容

1.需要解决的技术问题

本发明需要解决的技术问题在于，提供一种基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，以解决现有技术中存在的测量时间较长、测量精度有待提高的问题。

2.技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，包括保温箱、制冷组件、测量电路和计算模块；所述制冷组件对所述保温箱制冷；所述测量电路包括串联的恒流稳压电源、热带A、热带B、热带C和标准电阻；其中，所述热带A、热带B和热带C安装在保温箱内，且安装位置经聚四氟乙烯薄膜封装；每个所述热带两端并联一个电压表，所述测量电路串联一个电流表；所述计算模块安装在所述保温箱外壁。

上述的基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，其中，所述保温箱的保温层由硬质聚氨酯泡沫塑料制成。

上述的基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，其中，所述计算模块包含单片机；所述单片机输入端与电压测量模块INA226和电流测量模块ACS712连接，输出端与显示模块连接。

上述的基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，其中，所述单片机为STM32系列单片机。

上述的基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，其中，所述制冷组件包含半导体制冷器，以及与其适配的电源适配器和温度控制器。

上述的基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，其中，所述热带热带A和热带B由铂丝制成。

上述的基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，其中，所述热带C由镍铬合金制成。

上述的基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，其中，所述热带A、热带B和热带C的尺寸为长240mm、厚0.15mm。

上述的基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，其中，所述热带B 7和热带C 8中心距离为0.3mm，所述热带A 6和热带B 7的中心距离为16.8mm。

上述的基于瞬态热带法的冰导热系数测量装置，其中，还包括K型热电偶温度仪，所述K型热电偶温度仪用于对热带进行标定以及测量冰样的温度。

3.有益效果

综上所述，本发明的有益效果在于：