[其他]双试样保护热板高温导热仪

说明书

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，双试样保护热板高温导热仪器中的主要关键问题有三：一是如何合理地选择主体系统中的各种耐高温材料;二是设计出合理的加热方式;三是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。

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（20）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;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，当温度达到稳定后进行数据的处理并输出计算结果。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。

利用附图中所示的例子，对发明作进一步的说明：

图一、主体系统部分。二块直径、厚度相同的试样（5）对称地装在主加热器（1）、环加热器（2）、主加热器匀温板（3）、环加热器匀温板（4）的上、下二个方向。主加热器匀温板（3）和环加热器匀温板（4）之间留有2毫米的间隙，通过在圆周上均匀分布的三个碳化硅连接桥连成一体。设置上、下辅助加热器（7）的作用是提高测试的平均温度和降低测试温差，在上、下辅助加热器（7）与试样（5）之间设有上、下辅助加热器匀温板（6）起匀温作用，上、下辅助加热器（7）外侧的上、下绝热层（8）起轴向隔热作用。开有迷宫式槽道的上、下冷板（9）带走各加热器发出的热量。在试样（5）的外侧设计了一个管状加热器（10），以减少试样（5）的边缘热损误差，管状加热器（10）由硅碳棒制成。（17）、（18）、（19）、（20）、（21）分别为主、辅、管加热器的测温和控温元件，采用直径为0.3毫米的二等标准铂-铂热电偶。为测量主、环加热器（1）、（2）之间的热平衡，在主、环加热器匀温板（3）、（4）之间设置了16对热电堆（16）。在管状加热器（10）与试样之间以及与外壳（14）之间都填有散装绝热材料（12）、（13）。