專利名稱：熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)固體材料的熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x器，尤其涉及一種實(shí)驗(yàn)用熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x。
熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x又名熱波儀，可用作動(dòng)態(tài)法測(cè)量固體熱導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)。用動(dòng)態(tài)法測(cè)量熱導(dǎo)率在國(guó)際上已有些方式，但還末見(jiàn)有既簡(jiǎn)單可靠、又能保證實(shí)驗(yàn)和測(cè)量精度的實(shí)驗(yàn)裝置。
本實(shí)用新型的目的是提供一種熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x、能保證實(shí)驗(yàn)和測(cè)量精度的實(shí)驗(yàn)裝置；同時(shí)也是一種能充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的物理思想、裝置也簡(jiǎn)單可靠的熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x。
本實(shí)用新型的目的是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，其特征是包括棒狀金屬樣品及其置于金屬內(nèi)部的熱電偶陣列和脈動(dòng)熱源組成，棒狀金屬樣品外用隔熱材料包覆，脈動(dòng)熱源施加在棒狀金屬的一端，且為一時(shí)鐘控制的電加熱器件，熱電偶接出溫度測(cè)量信號(hào)。
本實(shí)用新型采用簡(jiǎn)諧法測(cè)量，其原理是當(dāng)熱量在樣品中傳播時(shí)，樣品中各點(diǎn)溫度不必保持恒定，給定適當(dāng)邊界條件時(shí)，它將隨時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)諧變化，利用這種變化便可計(jì)算出熱導(dǎo)率。這樣就可將難于測(cè)準(zhǔn)的熱學(xué)量的測(cè)量變?yōu)槿菀诇y(cè)準(zhǔn)的速度測(cè)量，因而測(cè)量誤差相應(yīng)降低。
為了實(shí)現(xiàn)熱量一維傳播，將材料制成棒狀，并用隔熱材料緊裹其側(cè)面，這樣熱量將只沿軸向傳播，并且有任意一個(gè)垂直二棒體的截面上各點(diǎn)的溫度相同。于是只要測(cè)量軸線上各點(diǎn)的溫度分布，就可確定整個(gè)棒上的溫度分布。溫度的測(cè)定是用溫差電偶(銅-康銅)列陣，各溫差電偶之間距離均為1-3cm，溫差電偶的高溫端均插至棒內(nèi)軸線處，以防止棒側(cè)面漏熱產(chǎn)生的徑向效應(yīng)的影響。諸溫差電偶的低溫端公用，裝在棒尾，以克服整個(gè)棒溫起伏所帶來(lái)的變化。被測(cè)溫度點(diǎn)的熱電勢(shì)送到記錄儀上，直接畫(huà)出該點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化的T-t曲線。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是提供了一種熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x、能充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的物理思想、能保證測(cè)量精度；裝置簡(jiǎn)單可靠。
以下結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x的構(gòu)成包括棒狀金屬1、置于金屬中間的熱電偶陣列2、脈動(dòng)熱源3組成，棒狀金屬樣品外用隔熱材料包覆，脈動(dòng)熱源施加在棒狀金屬的一端，且為一時(shí)鐘控制的電加熱器件，熱電偶接出溫度測(cè)量信號(hào)。棒狀金屬樣品選用銅、鋁、鐵等，熱電偶列陣是用溫差電偶(銅-康銅)列陣，各溫差電偶之間距離均為2cm，溫差電偶的高溫端均插至棒內(nèi)軸線處，以防止棒側(cè)面漏熱產(chǎn)生的徑向效應(yīng)的影響。
熱電偶列陣中被測(cè)量的熱電偶的選擇由機(jī)械波段開(kāi)關(guān)或電子開(kāi)關(guān)來(lái)完成。
可以直接控制電加熱器來(lái)造成按簡(jiǎn)諧規(guī)律(或方波)變化的熱源；也可以制造一個(gè)機(jī)械控制的脈動(dòng)變化的熱源只要在棒的一端放上電熱器，使電熱器的開(kāi)關(guān)處于一分鐘開(kāi)一分鐘關(guān)的脈動(dòng)狀態(tài)即可。這可由每?jī)煞昼娹D(zhuǎn)一周的電機(jī)帶動(dòng)凸輪控制微動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)完成。于是，電熱器便成為周期為120秒的周期性脈動(dòng)熱源。更方便的脈動(dòng)熱源是直接控制電加熱器，由電子鐘控電加熱器件，電子鐘控器件采用可編程控制器、微處理器等，微處理器輸出接可控硅，對(duì)電加熱器件的功率控制由可控硅來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如果用可編程控制器和電子鐘控脈動(dòng)熱源可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，但是測(cè)量的物理思想并無(wú)直接表明。
機(jī)械鐘控脈動(dòng)熱源裝置中令微動(dòng)開(kāi)關(guān)同時(shí)控制一個(gè)產(chǎn)生直流6V電壓的電源，直接送到記錄儀的第二支記錄筆上，所畫(huà)出的周期為120秒的方波將作為波速測(cè)量的參考。
本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)是在熱端和冷端(金屬棒的另一端)增設(shè)冷卻水循環(huán)裝置4，熱端和冷端冷卻水的作用是提高溫度脈動(dòng)幅度。
用T形管接頭將自來(lái)水分成兩路，一路不必用穩(wěn)流，直接進(jìn)入冷端入水口即可，另一路進(jìn)入穩(wěn)流器，將流速恒定的水流送入熱端入水口，用止水夾調(diào)節(jié)流量，使熱端出水口在每一個(gè)周期(兩分鐘)的出水量為280—300ml，冷端出水口的流水量盡量大些。當(dāng)用脈動(dòng)熱源加熱一定時(shí)間后，棒的熱端就會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的幅度較大的溫度脈動(dòng)變化，通過(guò)濾波辦法將基波留下。
為使熱狀態(tài)支動(dòng)態(tài)平衡，在通電60—90分鐘后再開(kāi)始繪制被測(cè)樣品上各點(diǎn)(各個(gè)熱電偶)溫度(T)隨時(shí)間(t)變化的T-t曲線。用此曲線即可立即算出待測(cè)金屬的熱導(dǎo)率。T-t數(shù)據(jù)的處理由外接的微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算或曲線由記錄儀所得參數(shù)推算。
機(jī)械脈動(dòng)熱源時(shí)用秒表測(cè)量控制器通電指示燈的亮暗時(shí)間，即脈動(dòng)熱源的周期，算出頻率f。電子鐘控器件可以直接給出加熱周期數(shù)字顯示。
純機(jī)械測(cè)量時(shí)可用秒表測(cè)量記錄儀的走紙速度。
權(quán)利要求1.一種熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，其特征是包括棒狀金屬樣品及其置于金屬內(nèi)部的熱電偶陣列和脈動(dòng)熱源組成，棒狀金屬樣品外用隔熱材料包覆，脈動(dòng)熱源施加在棒狀金屬的一端，且為一時(shí)鐘控制的電加熱器件，熱電偶接出溫度測(cè)量信號(hào)。
2.由權(quán)利要求書(shū)所述的熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，其特征是熱電偶列陣是用溫差電偶(銅-康銅)列陣，各溫差電偶之間距離均為2cm，溫差電偶的高溫端均插至棒內(nèi)軸線處。
3.由權(quán)利要求書(shū)所述的熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，其特征是所述脈動(dòng)熱源為機(jī)械控制的脈動(dòng)變化的熱源棒的一端放上電熱器，由每?jī)煞昼娹D(zhuǎn)一周的電機(jī)帶動(dòng)凸輪控制電熱器微動(dòng)開(kāi)關(guān)。
4.由權(quán)利要求書(shū)所述的熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，其特征是在金屬棒的熱端和冷端設(shè)有冷卻水循環(huán)裝置(4)。
5.由權(quán)利要求書(shū)所述的熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，其特征是所述脈動(dòng)熱源為電子鐘控電加熱器件，電子鐘控器件采用可編程控制器、微處理器，微處理器輸出接可控硅，可控硅連接電加熱功率器件。
專利摘要一種熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，包括棒狀金屬樣品及其置于金屬內(nèi)部的熱電偶陣列和脈動(dòng)熱源組成，棒狀金屬樣品外用隔熱材料包覆，脈動(dòng)熱源施加在棒狀金屬的一端，且為一時(shí)鐘控制的電加熱器件，熱電偶接出溫度測(cè)量信號(hào)。本實(shí)用新型提供了一種熱導(dǎo)率動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x、能充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的物理思想、能保證測(cè)量精度；裝置簡(jiǎn)單可靠。
文檔編號(hào)G01K17/00GK2356335SQ9922701
公開(kāi)日1999年12月29日 申請(qǐng)日期1999年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月5日
發(fā)明者萬(wàn)春華 申請(qǐng)人:南京大學(xué)