[发明专利]一种高温接触热阻的无损快速测量方法

摘要

本发明公开了一种高温接触热阻的无损快速测量方法，根据介质温度‑超声传播特性，采用超声回波法，获得瞬态传热条件下超声传播时间，优化求解热传导反问题，可快速、无损、非接触地测量随温度变化的界面接触热阻参数。本发明的方法所需测量装置简单、测量周期短，且不需要传感器与被测试件接触，避免了传感器与被测试件接触的干扰以及测量范围受到传感器耐高温性能的限制。

主权项

一种高温接触热阻的无损快速测量方法,其特征在于包括以下步骤：步骤一：取两个被测试件，分别命名为第一被测试件和第二被测试件，两个被测试件相互接触；步骤二：由标定实验，获取第二被测试件内部超声波传播速度V与温度T的对应关系；步骤三：对第一被测试件进行加热，由常用的超声波脉冲回波法，获得第二被测试件ti时刻的超声波传播时间ti,exp；步骤四：建立高温接触热阻测量的优化模型。优化的目标函数为：J(R)=Σi=1n{ti,cal-ti,exp}2=Σi=1n{2∫0L21V[T(ti)]dx-ti,exp}2]]>其中：R为两被测试件界面处待测量的接触热阻；ti,cal为数值计算得到的ti时刻的超声波传播时间，下标i表示的测量时间序数，n表示总的测量时间点数；L2为第二被测试件被测方向的长度；约束条件为：(ρc)1∂T1∂t=k1∂2T1∂x20<x<L1,t>0-k1∂T1∂x|x=L1=(T1-T2)R|x=L1,-k1∂T1∂x|x=0=q1,tt>0T1(x,0)=T0]]>(ρc)2∂T2∂t=k2∂2T2∂x2L1<x<L2,t>0-k2∂T2∂x|x=L1=(T1-T2)R|x=L1,T2(L2,t)=T2,tt>0T2(x,0)=T0]]>其中：T1(x,t),T2(x,t)为两被测试件内的温度场，k，C和ρ分别为被测试件材料的导热系数、比热容和密度；T(t)|x＝0为加热边界，由加热器进行加热；为接触界面边界，T2为第二被测试件接触界面处的温度；步骤五：由红外或者接触式热电偶等方法，获得表面的温度变化；步骤六：采用常用的序列二次规划法或下降单纯形法求解热传导反问题，获得第一被测试件和第二被测试件接触面的接触热阻R。