在節(jié)能意識(shí)逐步提高的今天,導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀,已經(jīng)在廣大檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,但對(duì)于它的校準(zhǔn)方法現(xiàn)今還沒(méi)有一個(gè)可靠穩(wěn)妥的方法。

　　1.導(dǎo)熱系數(shù)儀原理和特點(diǎn)

　　導(dǎo)熱系數(shù)儀是一種基于傅立葉導(dǎo)熱定律而進(jìn)行材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的儀器,在導(dǎo)熱過(guò)程中,單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)給定截面的熱量,與該截面的面積和垂直于該截面方向的溫度梯度成正比,在一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)。

　　公式成立有3個(gè)前提條件:(1)傳熱是一維傳熱,側(cè)面沒(méi)有熱傳遞或熱損失;(2)被測(cè)材料具有各向同性或垂直導(dǎo)熱截面上有相同的熱物性;(3)溫差是被測(cè)材料兩個(gè)傳熱面上溫度的差值。但是,在實(shí)際中測(cè)量由于儀器設(shè)備和測(cè)量手段的約束,往往無(wú)法理想的滿足這三個(gè)條件,只能使之產(chǎn)生的影響小化。例如使被測(cè)材料材質(zhì)盡量均勻,在側(cè)面增加絕熱板,減小側(cè)面熱損失,在盡量靠近熱板表面處埋設(shè)溫度傳感器,減小接觸熱阻等。

　　所以,實(shí)際應(yīng)用中的導(dǎo)熱系數(shù)儀通常由計(jì)量加熱單元、冷板單元、防護(hù)單元、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、壓緊系統(tǒng)和制冷機(jī)構(gòu)組成。

　　2.校準(zhǔn)方法

　　通過(guò)以上原理可以得知,穩(wěn)態(tài)法測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)的困難主要在于相關(guān)參量的準(zhǔn)確獲得。由于導(dǎo)熱系數(shù)是標(biāo)志一個(gè)過(guò)程(傳熱)的性質(zhì)的熱物性參數(shù).因此不可能通過(guò)直接靜態(tài)對(duì)比而得出。所以,可以將同樣尺寸規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)樣品(導(dǎo)熱系數(shù)已知)放在導(dǎo)熱系數(shù)儀中,在某一外部條件下,經(jīng)歷一個(gè)傳熱過(guò)程,另外再通過(guò)測(cè)量冷熱板的表面溫度,就可根據(jù)測(cè)量結(jié)果的比較而得到被測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)儀的測(cè)量準(zhǔn)確度。

　　2.1校準(zhǔn)條件

　　校準(zhǔn)導(dǎo)熱系數(shù)儀用的主要標(biāo)準(zhǔn)器有導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)參比板和精密表面溫度計(jì)。其中導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)參比板由國(guó)家建材研究院研制,這是一種通過(guò)多臺(tái)精密導(dǎo)熱系數(shù)儀比對(duì)定值的已經(jīng)通過(guò)國(guó)家審核認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)樣品,使用溫度范圍在(270~373)K之內(nèi),具有很高的可靠性和穩(wěn)定性,測(cè)量不確定度2.5%(95%置信概率時(shí))。

　　2.2基本示值誤差的校準(zhǔn)方法

　　測(cè)試前先將導(dǎo)熱系數(shù)參比板在105℃±5℃的烘箱中烘干48小時(shí),再在濕度低于30%RH的干燥柜中冷卻至室溫,再用游標(biāo)卡尺測(cè)量參比板的厚度。將導(dǎo)熱系數(shù)儀接入穩(wěn)壓電源,在測(cè)量過(guò)程中電源電壓的波動(dòng)應(yīng)在±10%以內(nèi)。

　　將導(dǎo)熱系數(shù)儀的電源開(kāi)啟,如果是自動(dòng)控制類型的導(dǎo)熱系數(shù)儀同時(shí)也將控制軟件開(kāi)啟。充分預(yù)熱后將導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)參比板放入導(dǎo)熱系數(shù)儀測(cè)試腔中,再將精密表面溫度計(jì)分別放入加熱板和參比板之間以及參比板和冷板之間,感溫頭應(yīng)貼附在參比板表面上,放置位置位于參比板的中心。自動(dòng)壓緊裝置的啟動(dòng)壓緊裝置,手動(dòng)壓緊的上緊裝置將參比板壓緊,壓緊程度以使參比板和冷熱板緊密接觸為宜。

　　設(shè)置好測(cè)試時(shí)的熱板溫度、冷板溫度和試樣厚度,啟動(dòng)導(dǎo)熱系數(shù)儀進(jìn)行測(cè)試,當(dāng)溫度和傳熱達(dá)到穩(wěn)定平衡時(shí),測(cè)量此時(shí)的表面溫度計(jì)讀數(shù),讀取熱板和冷板的4個(gè)表面溫度t1、t2、t3和t4(單位℃)。之后每間隔10min讀一次數(shù),共讀取十次數(shù)據(jù),分別計(jì)算其平均值,求出參比板平均溫度T。

　　2.3基本示值誤差計(jì)算

　　導(dǎo)熱系數(shù)儀校準(zhǔn)的測(cè)量不確定度實(shí)際由兩部分組成:導(dǎo)熱系數(shù)參比板計(jì)算的不確定度和溫度測(cè)量的不確定度。通過(guò)溫度基本示值誤差和導(dǎo)熱系數(shù)基本示值誤差的校準(zhǔn),我們可以得到該導(dǎo)熱系數(shù)儀的綜合測(cè)量準(zhǔn)確度,提高導(dǎo)熱系數(shù)儀對(duì)材料熱物性測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確度。通過(guò)對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)儀的計(jì)量表面溫度的測(cè)量,對(duì)于導(dǎo)熱系數(shù)儀我們可以更加方便、準(zhǔn)確的測(cè)量其導(dǎo)熱系數(shù)基本誤差,達(dá)到校準(zhǔn)的目的。