专利名称：导热系数测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种导热系数测试装置，属于测试技术领域。
技术背景工程材料的导热系数测量有多种方法，目前普遍采用的是热板测试法， 其测试装置主要有一对板式夹持机构，用于夹持试件，其中一块设有加热 器，称热板，另一块称冷板。测试时，先用普通量具如游标卡尺测量出试件 的厚度，再放入测试装置由夹持机构夹持，加热后，用温度计测量试件两端 的温度差，根据温度差、试件厚度值，人工计算出试件的导热系数。该测试法的标准(GB10294-88)规定，夹持机构对试件的夹持力为2.5kPa。该装置 的传统结构是采用重物(砝码)施加夹持力，因操作烦琐，后改为用螺旋施 加夹持力，另加压力表观察夹持力的值。随着电子测量技术的普及，温度测 量改为用温度传感器，计算^置采用微处理器，数据用显示器显示，存储器 存储，打印机记录。尽管如此，导热系数测量仍然很烦琐，没有实现全自 动， 一是施加夹持力还要人工操作，二是试件的厚度还是依靠人工测量，还 需向计算机输入厚度数据后，才能计算出导热系数。并且，人工操作不可避 免地存在读数误差，量具的精度也有限，故测试的最终结果精度不高。另外，夹持机构的冷板是固定的，热板是运动的，夹持试件时，热板向 冷板方向移动，但该热板没有导向机构，不能保证与冷板平行，试件表面受 力、受热不均匀，检测点测得的温度值不真实，班使测试的最终结果精度不 高。发明内容本实用新型的目的，是提供一种导热系数测试装置。该装置自动化程度 高，可直接得出导热系数的值，且测试数据真实、准确。 本实用新型的技术解决方案是一种导热系数测试装置，包括由固定半和活动半组合而成的护罩，护罩 活动半配有驱动器和传动机构；所述护罩内布置有试件的夹持机构，该夹持 机构包括冷板和热板，所述冷板固定安装在护罩固定半，所述热板装在护罩 活动半，并与之滑动配合，该热板配有驱动器和传动机构；所述冷板、热板 分别设有温度传感器；本装置还配有自动控制系统；所述热板设有位移传感 器。所述热板的驱动器是电动机，传动机构是丝杆/螺母副，该传动机构还具 有导向滑轨。所述冷板设有压力传感器。 所述冷板设有冷却装置。所述自动控制系统包括由上述各种传感器构成的数据采集装置、数据存 储装置、数据处理装置、数据显示装置。本装置的有益技术效果自动化程度高，可直接得出导热系数的值，且 测试数据真实，准确性高；在多个试件需要测试时，可连续使用，工作效率 高。關翻图l是本装置的结构示意图 图2是本装置自控系统的原理、结构框图脉鄉対本装置由机械和自控两大部分构成。参见图l:机械部分设有一机箱19，机箱19上布置有试件防护罩5，罩内 壁有保温层4。防护罩5由固定半和活动半组合而成，固定半的背面连接压力 变送器(传感器)的承压件6，承压件6固定在机箱19上。活动半配有驱动电 机9，通过丝杆/螺母副传动，驱动活动半水平方向移动，并由装配在机箱19 上的滑轨8与活动半上的滑套配合，对活动半导向，使之平行移动。固定半内 固定安装有冷板2。活动半内设有热板l，与活动半活动配合，活动半配有驱 动电机IO,通过丝杆/螺母副传动，驱动热板l水平方向移动，并由装配在热 板1上的滑轨8与活动半上的滑套配合，对热板l导向，使之平行移动。滑轨8 共四根，分布在热板l的四角，故导向效果好，平行度很高，可确保试件表面 受力、受热均匀，提高测试精度。冷板2安装有温度变送器(传感器)的传感头18。冷板2的恒温装置改为 水冷装置，该装置包括恒温水槽13，水泵12。在冷板2内加工有冷却水腔，通 过水管11和恒温水槽13相连，由水泵12驱动水循环，冷却冷板2，使其温度稳 定在测试规范值。热板l内设有电加热器，热板l的中心部位安装温度变送器(传感器)的 传感头，固定在防护板17上(该传感头位于防护层16内，故图中未表示)，热 板1的内壁上布置位移传感器20，位移传感器20共四个，分布在热板l的四 角，检测值取四个位移传感器的平均值，以提高厚度测量的准确度。机箱19的操作面板14上装有显示仪表15。参见图2:自动控制系统包括数据采集装置21、数据存储装置22、数据处 理装置23、数据显示装置24、操作指令输入装置25、驱动电路26。数据采集 装置21采集温度、试件厚度、夹持力、以及电加热器功率数据，送入存储装 置22存储，并送入数据处理装置23处理，处理结果由显示装置24显示。处理 装置23采用可编程序控制器(PLC)，也可用其它微处理器。显示装置24采用 液晶显示器。输入装置25用键盘，也可配触摸屏。处理装置23输出的控制信 号经驱动电路26送到各被控对象(电机、加热、制冷等)。本装置的使用方法使用前应做调试，设定位移传感器20的初始位置，作为试件厚度测量的 "零"位，具体方法是，启动电机IO,使热板l、冷板2接触，观察接触压力 到2. 5KPa时停机，此状态即为试件厚度测量的"零"位。根据试件的材质、几何尺寸，按照试验标准的规定，用自动控制系统的 指令输入装置25，并预先设定温度、恒温时间等参数。将热板l松开到一定宽度，装入试件7，重复上述操作，将试件7夹紧，当 夹持力到2.5KPa时，电机10自动停机，位移传感器20检测到的热板1的位移量 即是试件7的厚度。上述工作完成后，启动电机9，将防护罩5闭合，当热板 1、冷板2完全接触时，电机9自动停止。再启动测试按钮，加热器通电，将热 板l加热，同时冷板2在冷却循环水的作用下被冷却，当温度及恒温时间达到 设定值时，数据采集装置21采集温度变送器、位移量、加热功率等相关数 据，由数据处理装置23按下式计算X=Q*L/( Tl-T2 ) 'A 式中入-导热系数； Q-加热功率；L-试件厚度；Tl-热板中心计量温度；T2—冷板温度； A -试样面积(0. 01767m2) 计算出的导热系数值由显示器24显示。计算结果出来之后，加热器自动断电，停止加热。冷却循环水也停止工 作。然后松开热板l，取出试样，本次测试工作完成。需要说明，上述过程是由自控系统自动完成的，该系统编写有操作程 序，存储在存储装置22中。
权利要求1.一种导热系数测试装置，包括由固定半和活动半组合而成的护罩，护罩活动半配有驱动器和传动机构；所述护罩内布置有试件的夹持机构，该夹持机构包括冷板和热板，所述冷板固定安装在护罩固定半，所述热板装在护罩活动半，并与之滑动配合，该热板配有驱动器和传动机构；所述冷板、热板分别设有温度传感器；本装置还配有自动控制系统；其特征在于所述热板设有位移传感器。
2. 根据权利要求l所述的导热系数测试装置，其特征在于所述热板的 驱动器是电动机，传动机构是丝杆/螺母副，该传动机构还具有导向滑轨。
3. 根据权利要求l所述的导热系数测试装置，其特征在于所述冷板设 有压力传感器。
4. 根据权利要求l所述的导热系数测试装置，其特征在于所述冷板设 有冷却装置。
5. 根据权利要求l所述的导热系数测试装置，其特征在于所述自动控 制系统包括由上述各种传感器构成的数据采集装置、数据存储装置、数据处 理装置和数据显示装置。
专利摘要本实用新型涉及一种导热系数测试装置，包括由固定半和活动半组合而成的护罩，护罩活动半配有驱动器和传动机构；护罩内布置有试件的夹持机构，该夹持机构包括冷板和热板，冷板固定安装在护罩固定半，热板装在护罩活动半，并与之滑动配合，该热板配有驱动器和传动机构；冷板、热板分别设有温度传感器；本装置还配有自动控制系统；所述热板设有位移传感器；热板的驱动器是电动机，传动机构是丝杆/螺母副，该传动机构还具有导向滑轨；冷板设有压力传感器；所述自动控制系统包括由上述各种传感器构成的数据采集装置、数据存储装置、数据处理装置、数据显示装置。本装置自动化程度高，可直接得出导热系数的值，且测试数据真实、准确。
文档编号G01N25/18GK201107284SQ20072008192
公开日2008年8月27日 申请日期2007年11月12日 优先权日2007年11月12日
发明者伟 何, 贺昌蓉, 赵普俊, 邓丽娟 申请人:中国测试技术研究院热工研究所