CN86101542A - 双试样保护热板高温导热仪 - Google Patents
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Abstract
一种测量非金属固体导热系数或热阻的双试样保护热板高温导热仪，测试温度范围为500K—1400K。匀温板采用碳化硅材料，既提高了测试温度又降低了成本；主加热器采用先恒壁温交流加热、后恒热流直流加热的供热方式，提高了测试速度；外侧管状加热器用硅碳棒制成；并用微机实现了多路微弱电信号的准确采集和处理。
Description
本发明为一种测量材料导热性能的热物性实验仪器，用于测量非金属固体材料的导热系数或热阻。
目前，双试样保护热板高温导热仪器中的主要关键问题有三：一是如何合理地选择主体***中的各种耐高温材料;二是设计出合理的加热方式;三是设计出准确测量和处理多路微弱电信号的***。对于主体***中的高温材料如匀温板的选择，通常是用耐高温不锈钢或贵金属，但耐高温不锈钢的使用温度一般均低于1273K，而贵金属价格昂贵，不甚经济;主加热器加热方式通常是采用恒定电压的直流电加热法，用这种方法达到稳定的时间较长;微弱电信号的测量通常用电位差计，而电信号与温度的转换以及最后的处理通常是由测试人员完成的，这也带来了部分随机误差，且操作麻烦。
本发明的目的是提供一种高温（1400K）、快速、准确、简便、能自动显示和打印最终测试结果且成本较低的双试样保护热板高温导热仪。
为了达到上述目的，设计了一个主体***（图一），由各种温控仪表组成的电路控制***（图二）及由微型计算机和电压表等组成的数据测量（图三）和处理***（图四）。主体***是由主加热器（1）、环加热器（2）、主加热器匀温板（3）、环加热器匀温板（4）、上、下辅助加热器（7）、上、下辅助加热器匀温板（6）、上、下冷板（9）、管状加热器（10）、上、下绝热层（8）、重块（11）、绝热材料（12）、（13）、外壳（14）、底座（15）、立柱（20）组成的;主、环加热器和辅助加热器均采用电熔刚玉莫来石制成炉盘;主加热器匀温板（3）、环加热器匀温板（4），选用非金属材料碳化硅，碳化硅含量不低于85%，板的厚度均为8～12毫米;管状加热器（10）采用硅碳棒，既提高了测试温度和速度，又降低了成本;主加热器（1）采用了一个先恒壁温交流加热、后恒热流直流加热的供热***，即先自动控制升温速率，当温度稳定后再转换成直流加热，提高了测试速度，该供热***由温控仪（25）、可控硅（24）、调压器（23）、直流稳压器（37）组成;为了实现多路微弱电信号的准确采集和处理，在主体***与微机之间装有带IEEE-488标准接口的数字电压表（40），并设计了一个由微机（39）控制的多路切换***（41），实现了数据的准确传递，微机（39）根据温度信号判定装置的工作状态，当温度达到稳定后进行数据的处理并输出计算结果。利用本仪器可以测出500K～1400K温度范围内非金属固体材料的导热系数或热阻。
附图说明：
图一、双试样保护热板高温导热仪主体***示意图;
图二、温度控制***示意图;
图三、多路微弱电信号的准确采集***示意图;
图四、数据采集和处理框图。
利用附图中所示的例子，对发明作进一步的说明：
图一、主体***部分。二块直径、厚度相同的试样（5）对称地装在主加热器（1）、环加热器（2）、主加热器匀温板（3）、环加热器匀温板（4）的上、下二个方向。主加热器匀温板（3）和环加热器匀温板（4）之间留有2毫米的间隙，通过在圆周上均匀分布的三个碳化硅连接桥连成一体。设置上、下辅助加热器（7）的作用是提高测试的平均温度和降低测试温差，在上、下辅助加热器（7）与试样（5）之间设有上、下辅助加热器匀温板（6）起匀温作用，上、下辅助加热器（7）外侧的上、下绝热层（8）起轴向隔热作用。开有迷宫式槽道的上、下冷板（9）带走各加热器发出的热量。在试样（5）的外侧设计了一个管状加热器（10），以减少试样（5）的边缘热损误差，管状加热器（10）由硅碳棒制成。（17）、（18）、（19）、（20）、（21）分别为主、辅、管加热器的测温和控温元件，采用直径为0.3毫米的二等标准铂-铂热电偶。为测量主、环加热器（1）、（2）之间的热平衡，在主、环加热器匀温板（3）、（4）之间设置了16对热电堆（16）。在管状加热器（10）与试样之间以及与外壳（14）之间都填有散装绝热材料（12）、（13）。
图二、温度控制***。主加热器供热***的控制采用先由温控仪（25）根据图一中的热电偶（17）控制可控硅（24）的恒壁温交流加热，当温度达到稳定后，切换成直流稳压器（37）的恒热流加热。环加热器（2）的控制通过图一中的热电堆（16）由温控仪（28）控制可控硅（27），以保证隔缝两侧温度的平衡。上、下辅助加热器分别根据图一中的热电偶（18）、（20）由温控仪（31）、（33）控制可控硅（30）、（32），以稳定在设定的温度值。管状加热器（10）根据图一中的热电偶（21）由温控仪（36）控制可控硅（35），使管状加热器稳定在一个设定的温度值。以上四种加热器的电源均来自交流稳压器（38），并在每路之前接了调压器（23）、（26）、（29）、（34），根据不同的温度区间调整电压。
图三、多路微弱电信号的准确采集***。主体***内的各种电信号通过一个主要由双路舌簧式继电器组成的多路切换***（41）转换成一路信号输出给数字表（40），数字电压表通过标准接口把这些微弱的信号准确地传递给微机（39），微机（39）对数据进行处理，计算出温度和加热功率，在显示器（42）和打印机（43）上显示和记录下来，微机（39）根据图四的框图工作，最后输出导热系数和有关数据。
Claims (5)
1、一种测量非金属固体材料导热系数或热阻的双试样保护热板高温导热仪，由主加热器(1)、环加热器(2)、辅助加热器(7)、试样(5)、绝热层(8)、冷板(9)、绝热材料(12)、(13)、外壳(14)、底座(15)组成的主体***，由各种控温仪表和元件组成的测量和控制***，其特征在于，采用了非金属碳化硅制成的主加热器匀温板(3)、环加热器匀温板(4)、辅助加热器匀温板(6)和硅碳棒制成的管状加热器(10)；主加热器具有一个先恒壁温交流加热、后直流加热的供热***；并有一个由微机控制的多路微弱电信号的准确采集和处理***。
2、根据权利要求1所述的双试样保护热板高温导热仪，其特征在于，主加热器匀温板（3）、环加热器匀温板（4）、辅助加热器匀温板（6）的碳化硅含量不低于85%，板的厚度均为8～12毫米。
3、根据权利要求1所述的双试样保护热板高温导热仪，其特征在于，主加热器匀温板（3）、环加热器匀温板（4）之间留有2毫米的间隙，通过在圆周上均匀分布的三个碳化硅连接桥连成一体。
4、根据权利要求1所述的双试样保护热板高温导热仪，其特征在于，主加热器供热***，由温控仪（25）、可控硅（24）、调压器（23）、直流稳压器（37）组合而成。
5、根据权利要求1所述的双试样保护热板高温导热仪，其特征在于，微机控制的多路微弱电信号的准确采集和处理***，由多路切换***（41）、数字电压表（40）、微机（39）、显示器（42）和打印机（43）组合而成。
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| CN86101542.8A CN1003395B (zh) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 双试样保护热板高温导热仪 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| CN86101542.8A Expired CN1003395B (zh) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 双试样保护热板高温导热仪 |
Country Status (1)
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1986
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