专利名称：正反双向热流法测定导热系数的方法
技术领域：
本发明属于测定导热系数领域，具体涉及一种测定导热系数的方法，同时涉及一种可用于准确测定固态物质导热系数的装置。
背景技术：
导热系数的测定大致可分为稳态法和非稳态法。所谓稳态法，就是对待测物质一个恒定的温度差，然后再测量在给定温差下形成的热流，通过傅里叶导热定律即可求得物质的导热系数；所谓非稳态法，一般采用一个瞬态的热源进行加热，然后测量待定物质的动态温度响应，通过分析温度变化速率与导热系数之间的关系从而求得该物质的导热系数。通常所用到的热线法和一维热传导反问题参数辨识法属于非稳态法，水平平板法和长杆法属于稳态法。
对于固态物质的非稳态测定方法，热线法一般用于对液态物质导热系数的测定，一维热传导反问题参数辨识法通常只能在非常简单的边界条件下才能获得解析解，所以通常需采用离散化的数值方法求解，而对于一维温度差的测量，需要保证对温度的测量准确度和响应时间以及材料的物性等参数的测量要求较高，难以保证对物质的导热系数测量准确度。通常稳态法测定导热系数为了形成一个恒定可测量的温度差，需要加热较长的时间，而多个温度测量传感器与试件之间不可避免的存在各异的接触热阻，也就是试件的实际测量点的温度与测量值必然不一致，对于这一问题稳态法和非稳态法都没有很好的解决，从而影响对导热系数的测量精度。

发明内容
本发明的目的是提供一种正反双向热流法测定导热系数的方法。实现本发明目的的技术解决方案是一种正反双向热流法测定导热系数的方法，所述方法包括以下步骤第一步，测试设备的准备和测试试样测试点的选取加工出试样，将试样竖直安装在两个上下对称设置的制冷加热套之间，所述的试样上设置有温度传感器，温度传感器与数据采集系统连接，用于测试试样的轴向温度；试样上测试点之间的位置满足如下关系以试样纵向长度方向上的中心截面位置为对称面，每个试样从下端面到上端面之间设置η个测试点，试样下部分与试样上部分的测试点对称，相邻两个测试点之间的轴向距离相等，相邻测试点之间的距离为dx ；第二步，正向采集测试点温度对试样的其中一端加热，另一端冷却,试样温度达到稳定后开始采集测试温度；所述的测试温度包括试样上η个测试点的测量温度Ti i=l,……η，η为试样上测试点数目；第三步,正向导热系数k/的计算将试样上每一个测试点上的温度进行采集和存储，此时试样上η个测试点的测量温度为 Ti'，i=l，......η;
在试样对称位置上的两个测试点的温差设为ATn_2i+/，则
权利要求
1.一种正反双向热流法测定导热系数的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 第一步，测试设备的准备和测试试样测试点的选取 加工出试样，将试样竖直安装在两个上下对称设置的制冷加热套之间，所述的试样上设置有温度传感器，温度传感器与数据采集系统连接，用于测试试样的轴向温度； 试样上测试点之间的位置满足如下关系以试样纵向长度方向上的中心截面位置为对称面，每个试样从下端面到上端面之间设置n个测试点，试样下部分与试样上部分的测试点对称，相邻两个测试点之间的轴向距离相等，相邻测试点之间的距离为dx ； 第二步，正向采集测试点温度 对试样的其中一端加热，另一端冷却，试样温度达到稳定后开始采集测试温度；所述的测试温度包括试样上n个测试点的测量温度Tii=l，......n,n为试样上测试点数目； 第三步，正向导热系数k/的计算 将试样上每一个测试点上的温度进行采集和存储，此时试样上n个测试点的测量温度为 Ti'，i=l，....... ； 在试样对称位置上的两个测试点的温差设为ATn_2i+1'，则 aU =V -Tn_i+1'； 此时由傅立叶导热定律并由已知热流量Q和截面积A，得到导热系数k/的倒数 yV = ^^.(n_2 =丨) 办，j为此次选取测试点的计算符号； 第四步，反向采集测试点温度 同样条件下，反向操作，对试样的一端加热，另一端冷却，试样温度达到稳定后开始米集测试温度； 第五步，反向导热系数k/的计算 同样将试样上每一个测试点上的温度进行采集和存储，此时试样上n个测试点的测量温度为 Ti"，i=l，. n ； 在试样对称位置上的两个测试点的温差设为ATn_2i+1"，则
2.根据权利要求I所述的正反双向热流法测定导热系数的方法，其特征在于第三步和第四步中在正反双向测试时对导热系数k/和k/的计算也可采用最小平方法进行线性拟合求解。
3.根据权利要求I所述的正反双向热流法测定导热系数的方法，其特征在于在测试试样两端或任意一端轴向加设标准热流量计。
4.根据权利要求I所述的正反双向热流法测定导热系数的方法，其特征在于所述的温度传感器采用热电偶、热电阻、PTlOO或PT25。
全文摘要
本发明公开了一种正反双向热流法测定导热系数的方法，在美国国家标准ASTME1225基础上提出了采用正反双向热流及恒温测试的一种高精度的测定导热系数的方法，所述的测试方法是采用上下正反双向热流的对称测试结构，采用高精度温度传感器进行双向热流测试消去各温度传感器的误差项，结合可控温热辐射防辐射屏来及辅助措施减小横向热流损失，来达到高精度测试试件的导热系数的目的。
文档编号G01N25/20GK102778476SQ20121028004
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者宣益民, 张平, 徐德好, 李强 申请人:南京理工大学