專利名稱：：導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，涉及到一種激光脈沖法測(cè)量材料熱物性參數(shù)的方法，具體涉及到測(cè)量材料導(dǎo)溫系數(shù)的方法。技術(shù)背景物體的熱物理性質(zhì)包括輸運(yùn)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)兩類，前者指與能量和動(dòng)量傳遞過(guò)程有關(guān)的導(dǎo)溫系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和熱輻射性能(發(fā)射率、吸收率、反射率)等；后者指與熱現(xiàn)象中物態(tài)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律相關(guān)的比熱、熱膨脹系數(shù)等。熱物性數(shù)據(jù)不但是衡量材料能否適應(yīng)具體熱工作過(guò)程的數(shù)據(jù)依據(jù)，而且是對(duì)特定熱過(guò)程進(jìn)行基礎(chǔ)研究、分析計(jì)算和工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，此外，它還是認(rèn)識(shí)、了解和評(píng)價(jià)物質(zhì)的最基本的物質(zhì)性質(zhì)之一。熱物性數(shù)據(jù)的獲得對(duì)于空間科學(xué)技術(shù)、能源科學(xué)技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)及計(jì)算機(jī)電子科學(xué)技術(shù)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1961年，美國(guó)的Parker等人提出利用脈沖光源對(duì)處于恒溫狀態(tài)的薄圓片正面進(jìn)行瞬間加熱，并同時(shí)在試樣背面對(duì)因此而帶來(lái)的熱能變化進(jìn)行高速采集，最后再通過(guò)測(cè)得的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出該種材料在當(dāng)前溫度下的導(dǎo)溫系數(shù)、比熱和導(dǎo)熱系數(shù)的激光脈沖法。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，這種具有測(cè)試材料種類廣泛、測(cè)試溫度范圍寬廣、測(cè)試速度快和測(cè)試功能強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)的激光脈沖技術(shù)已經(jīng)日趨完善，并得到世界各國(guó)同行的普遍認(rèn)可。早在1973年舉行的第十三屆國(guó)際導(dǎo)熱系數(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議上，就有人估計(jì)在歐美各國(guó)大約75%的導(dǎo)溫系數(shù)數(shù)據(jù)是用該方法測(cè)定的。然而，由于種種原因我國(guó)在這方面的工作卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界同行。迄今為止，除了幾個(gè)針對(duì)低溫、中高溫范圍而建立的激光脈沖發(fā)熱物性測(cè)試系統(tǒng)外，就再也沒(méi)有什么新的進(jìn)展了，對(duì)試樣溫度信號(hào)和溫升信號(hào)的測(cè)量方法也始終停留在以往那種用傳感器分別對(duì)這兩種信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)上，這樣不但使測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，而且還增加了設(shè)備的操作難度。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的激光脈沖法測(cè)量導(dǎo)溫系數(shù)的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作難度大的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法。本發(fā)明的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法采用的測(cè)量裝置包括光電探測(cè)器、測(cè)量電路和數(shù)據(jù)采集模塊，光電探測(cè)器的測(cè)量信號(hào)輸出端與測(cè)量電路的信號(hào)輸入端連接，所述測(cè)量電路的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊的信號(hào)輸入端連接，所述測(cè)量電路由前置放大電路、差動(dòng)放大電路、基準(zhǔn)電壓信號(hào)源組成，前置放大電路的信號(hào)輸入端為所述測(cè)量電路的信號(hào)輸入端，所述前置放大電路的信號(hào)輸出端與差動(dòng)放大電路的一個(gè)信號(hào)輸入端連接，所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)源的基準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出端和所述差動(dòng)放大電路的另一個(gè)信號(hào)輸入端連接，所述差動(dòng)放大電路的信號(hào)輸出端為所述測(cè)量電路的信號(hào)輸出端。本發(fā)明的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法為步驟四一調(diào)整基準(zhǔn)電壓信號(hào)源的輸出電壓，使差動(dòng)放大電路輸出信號(hào)為參考電壓V0，然后執(zhí)行步驟四二；步驟四二用激光源對(duì)被測(cè)試樣打激光，同時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊開(kāi)始連續(xù)采集并記錄差動(dòng)放大電路輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)，直到采集到的差動(dòng)電壓信號(hào)恢復(fù)到激光打樣之前的參考電壓VO，然后執(zhí)行步驟四三；步驟四三比較步驟四二獲得的多個(gè)差動(dòng)電壓信號(hào)，查找最大的差動(dòng)電壓信號(hào)V1，并求得半壓V0.5，所述半壓V0.5-V0+(V1-V0)/2，然后根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)采集速度獲得采集到半壓V0.5的時(shí)間t0.5，然后執(zhí)行步驟四四；步驟四四根據(jù)步驟四三獲得的時(shí)間t0.5獲得被測(cè)試樣的導(dǎo)溫系數(shù)，測(cè)試結(jié)束。本發(fā)明的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，采用差動(dòng)放大的原理直接對(duì)試樣的紅外熱輻射信號(hào)的變化進(jìn)行提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣導(dǎo)溫系數(shù)的測(cè)量，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單，可以與現(xiàn)有的光學(xué)溫度測(cè)量裝置聯(lián)合使用。圖1是具體實(shí)施方式一或二所述的背溫溫聲測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實(shí)施方式三所述的比色溫度計(jì)的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是具體實(shí)施方式三中使用的光電探測(cè)器S1337-BQ的光譜相應(yīng)曲線，圖4是本發(fā)明中的步驟四二、用激光源對(duì)被測(cè)試樣打激光的時(shí)候，測(cè)量電路i輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線圖，圖5是本發(fā)明的流程圖。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一本實(shí)施方式的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法采用的測(cè)量裝置由光電探測(cè)器20、測(cè)量電路1和數(shù)據(jù)采集模塊2組成，光電探測(cè)器20的測(cè)量信號(hào)輸出端與測(cè)量電路1的信號(hào)輸入端連接，所述測(cè)量電路1的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊2的信號(hào)輸入端連接，所述測(cè)量電路l由前置放大電路ll、差動(dòng)放大電路12、基準(zhǔn)電壓信號(hào)源13組成，前置放大電路11的信號(hào)輸入端為所述測(cè)量電路1的信號(hào)輸入端，所述前置放大電路11的信號(hào)輸出端與差動(dòng)放大電路12的一個(gè)信號(hào)輸入端連接，所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)源13的基準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出端和所述差動(dòng)放大電路12的另一個(gè)信號(hào)輸入端連接，所述差動(dòng)放大電路12的信號(hào)輸出端為所述測(cè)量電路1的信號(hào)輸出端；本實(shí)施方式的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法為-步驟四一調(diào)整基準(zhǔn)電壓信號(hào)源13的輸出電壓，使差動(dòng)放大電路12輸出信號(hào)為參考電壓VO，然后執(zhí)行步驟四二；步驟四二用激光源對(duì)被測(cè)試樣打激光，同時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊2開(kāi)始連續(xù)采集并記錄差動(dòng)放大電路12輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)，直到采集到的差動(dòng)電壓信號(hào)恢復(fù)到激光打樣之前的參考電壓VO，然后執(zhí)行步驟四三；步驟四三比較步驟四二獲得的多個(gè)差動(dòng)電壓信號(hào)，査找最大的差動(dòng)電壓信號(hào)V1，并求得半壓V0.5，所述半壓V0.5=V0+(Vl-V0)/2，然后根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊2的數(shù)據(jù)采集速度獲得采集到半壓V0.5的時(shí)間t0.5，然后執(zhí)行步驟四四；步驟四四根據(jù)步驟四三獲得的時(shí)間t0.5獲得被測(cè)試樣的導(dǎo)溫系數(shù),測(cè)試結(jié)束。本實(shí)施方式中所述的數(shù)據(jù)采集模塊2，能夠?qū)y(cè)量電路1輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行計(jì)算處理。本實(shí)施方式中的數(shù)據(jù)采集模塊2由模擬量數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，所述模擬量數(shù)據(jù)采集卡采集測(cè)量電路1輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)模擬量數(shù)據(jù)采集卡輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理。本實(shí)施方式中的數(shù)據(jù)采集卡選用美國(guó)IOtech公司生產(chǎn)的DaqBook200板卡。本實(shí)施方式中的步驟四四中根據(jù)時(shí)間t0.5獲得被測(cè)試樣的導(dǎo)溫系數(shù)的方法為設(shè)試樣厚度為L(zhǎng)的四周絕熱的圓片，片內(nèi)任意點(diǎn)x在開(kāi)始時(shí)的溫度分布為r(;c,o)，若試樣正面在瞬間吸收一脈沖熱量，則在任意時(shí)間t的溫度分布r(x力的計(jì)算表達(dá)式為r(x',)=丄!>(x,0>&+2|>Pf〕c。s控fT^,0)cos平血，式中T~~過(guò)余溫度，即試樣溫度相對(duì)于環(huán)境溫度的溫升，當(dāng)試樣均勻吸收激光脈沖的瞬時(shí)"("—0)，在試樣內(nèi)部距離正面(x-O)極小距離g內(nèi)，任意點(diǎn)X的溫度分布為1當(dāng)0〈;c〈g0當(dāng)g<x<Z式中Q——被試樣吸收的激光脈沖的輻照強(qiáng)度(卡/厘米2);D——試樣的密度(克/厘米3);C——試樣的比熱(卡/克.度)；將任意點(diǎn)x的溫度分布公式r(x,/。)代人任意時(shí)間t的溫度分布公式r(x力并進(jìn)行處理，得到試樣背面(X-L)的溫度分布為r(z,,)=.2丄+2敘-l)、xP〔^^",、經(jīng)過(guò)推導(dǎo)得到導(dǎo)溫系數(shù)的表達(dá)式為a=1.37Z2/(>r2/05)=0.138￡2/V05，式中丄——待測(cè)試樣厚度；進(jìn)而得到導(dǎo)熱系數(shù);t的計(jì)算公式為"a.C.D。本實(shí)施方式中所述的極小距離g，是小于待測(cè)試樣厚度L，趨近于零的數(shù)值。本實(shí)施方式中對(duì)導(dǎo)溫系數(shù)的測(cè)量方法，是在被測(cè)試樣處于恒溫的狀態(tài)下進(jìn)行的。本實(shí)施方式的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量裝置采用現(xiàn)有成熟的測(cè)量電路，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作就能夠測(cè)量到試樣的導(dǎo)溫系數(shù)。本實(shí)施方式的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量裝置可以與現(xiàn)有的溫度測(cè)量系統(tǒng)一起使用，達(dá)到同時(shí)測(cè)量溫度、溫升信號(hào)的目的。具體實(shí)施方式二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一所述的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量裝置的區(qū)別在于，它包括兩個(gè)光電探測(cè)器20、兩個(gè)測(cè)量電路l，并且每個(gè)測(cè)量電路1中還包括一級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路14和二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路15，所述每個(gè)測(cè)量電路1中的一級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路14的信號(hào)輸入端與前置放大電路11的信號(hào)輸出端連接，所述一級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路14的信號(hào)輸出端分別與二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路15的信號(hào)輸入端、數(shù)據(jù)采集模塊2的信號(hào)輸入端連接，所述二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路15的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊2的信號(hào)輸入端連接。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一所述的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量的方法的區(qū)別在于，在所述步驟四一之前增加了步驟三一數(shù)據(jù)采集模塊2同時(shí)采集兩個(gè)測(cè)量電路1輸出的前置放大信號(hào)、一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)和二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)，執(zhí)行步驟三二；步驟三二分別判斷步驟三一中獲得的兩個(gè)測(cè)量電路中的二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)是否飽和，如果已飽和，執(zhí)行步驟三三；如果沒(méi)飽和，執(zhí)行步驟五一；步驟五一所述二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)為有效測(cè)量溫度電壓數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟三五；步驟三三分別判斷步驟三一中獲得的兩個(gè)測(cè)量電路中的一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)是否飽和，如果已飽和，執(zhí)行步驟三四；如果沒(méi)飽和，執(zhí)行步驟五二；步驟五二所述一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)為有效測(cè)量溫度電壓數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟三五；步驟三四所述前置放大信號(hào)為有效測(cè)量溫度電壓數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟三五；步驟三五用獲得的兩個(gè)有效測(cè)量溫度電壓數(shù)據(jù)計(jì)算出各自通道的亮溫溫度值，然后再通過(guò)兩個(gè)亮溫溫度值計(jì)算出被測(cè)試樣的真實(shí)溫度值，然后執(zhí)行步驟三六；'步驟三六當(dāng)步驟三五中獲得的真實(shí)溫度值小于2300。C時(shí)，執(zhí)行步驟三七；當(dāng)步驟三五中獲得的真實(shí)溫度值大于2300。C時(shí)，執(zhí)行步驟三八；步驟三七選擇與波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光電探測(cè)器連接的測(cè)量電路！測(cè)量溫升信號(hào)；然后執(zhí)行步驟四一；步驟三八選擇與波長(zhǎng)較短的光電探測(cè)器連接的測(cè)量電路1測(cè)量溫升信號(hào)；然后執(zhí)行步驟四一；在本實(shí)施方式中的步驟三六還可以是當(dāng)步驟三五中獲得的真實(shí)溫度值小于2200。C時(shí)，執(zhí)行步驟三七；當(dāng)步驟三五中獲得的真實(shí)溫度值大于2200'C時(shí)，執(zhí)行步驟三八。步驟三二和步驟三三中所述的判斷測(cè)量電路中的一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)、二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)是否飽和的方法，是判斷一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)或者二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)的幅值是否等于或者接近一級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路14或者二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路15的所能輸出的最大電壓值，如果判斷結(jié)果為是，則認(rèn)為對(duì)應(yīng)的放大電路處于飽和狀態(tài)；如果不是，則認(rèn)為對(duì)應(yīng)的放大電路沒(méi)有處于飽和狀態(tài)。由于現(xiàn)有的光電探測(cè)器輸出信號(hào)范圍比較寬，所以本實(shí)施方式中采用兩級(jí)放大電路對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行逐級(jí)放大處理，在采集數(shù)據(jù)的時(shí)候選取放大效果比較好的信號(hào)進(jìn)行分析處理。例如，當(dāng)二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路輸出的二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)處于所述二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路的線性放大區(qū)之內(nèi)的時(shí)候，則取二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)為有效信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算；當(dāng)所述二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)接近或者等于所述二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路所能輸出的最大值的時(shí)候，則對(duì)前一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)同樣的判斷，直到找到適合的信號(hào)作為有效的電壓信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算。本實(shí)施方式采用不同工作原理電路對(duì)試樣的紅外熱輻射信號(hào)進(jìn)行同時(shí)提取，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)試樣背面的溫度和溫升信號(hào)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)施方式的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，根據(jù)不同波長(zhǎng)的紅外輻射能在不同溫度范圍內(nèi)的敏感程度不同的特點(diǎn)，根據(jù)測(cè)量的溫度值，分別選取與不同波長(zhǎng)光電探測(cè)器連接的測(cè)量電路1對(duì)溫升信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，增加了溫升信號(hào)的測(cè)量范圍及測(cè)量靈敏度。具體實(shí)施方式三本實(shí)施方式采用具體實(shí)施方式二所述的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法及裝置與現(xiàn)有的比色溫度計(jì)組成背溫溫度及溫差測(cè)量系統(tǒng)，所述比色溫度計(jì)由主物鏡L1、視場(chǎng)光闌FS、準(zhǔn)直物鏡L2、調(diào)整目鏡L4、紅外光學(xué)光纖E、色散棱鏡P、暗箱物鏡L3、反射鏡M和兩個(gè)光電探測(cè)器20組成。主物鏡Ll、視場(chǎng)光闌FS與位于準(zhǔn)直物鏡L2上的孔徑光欄構(gòu)成導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的光學(xué)取樣系統(tǒng)，所述主物鏡L1可以平行移動(dòng)，通過(guò)調(diào)整主物鏡L1的位置調(diào)整焦距，使被測(cè)試樣的成像調(diào)整到視場(chǎng)光闌FS的反射平面上。通過(guò)調(diào)整目鏡L4的焦距來(lái)瞄準(zhǔn)，通過(guò)目鏡L4看到視場(chǎng)光闌FS的黑方塊部分即為被測(cè)物D表面之被取樣部分，如果視場(chǎng)光闌FS的口徑很小，則可認(rèn)為是被測(cè)物D表面的局部溫度。由準(zhǔn)直物鏡L2、色散棱鏡P、暗箱物鏡L3、反射鏡M組成分光系統(tǒng)。來(lái)自于被測(cè)試樣的紅外輻射能量經(jīng)光學(xué)取樣系統(tǒng)聚焦到視場(chǎng)光欄FS后，L2將輻射能準(zhǔn)直為平行束，經(jīng)紅外光學(xué)光纖E傳輸和色散棱鏡P色散成不同波長(zhǎng)具有不同角度的多路平行光光譜，再經(jīng)暗箱物鏡L3匯聚和反射鏡M折射后被相應(yīng)波長(zhǎng)(0.656，0.9pm)的兩個(gè)光電探測(cè)器20按波長(zhǎng)次序接收，所述兩個(gè)光電探測(cè)器20的信號(hào)輸出端分別與測(cè)量裝置中的兩個(gè)測(cè)量電路1的前置放大電路ll的信號(hào)輸入端連接。本實(shí)施方式的兩個(gè)光電探測(cè)器20均選用日本HAMAMATSU株式會(huì)社的硅光電二極管S1337-BQ作為探測(cè)器，它的光譜響應(yīng)曲線如圖3所示。從圖中可以看出，該探測(cè)器的響應(yīng)曲線在工作波長(zhǎng)范圍0.19-1.lpm內(nèi)有如下特點(diǎn):光譜響應(yīng)帶寬、響應(yīng)速度快、紅外響應(yīng)率高、線性度較好，此外該探測(cè)器還有如暗流小、像元之間影響小等優(yōu)良性能，從而為設(shè)備的快速數(shù)據(jù)采集和高精度測(cè)量提供了前提保障。在北京航天工業(yè)總公司一零二所利用高精度黑體爐對(duì)本實(shí)施方式的背溫溫度及溫差測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)溫范圍及精度進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定和校驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)采用的是中國(guó)計(jì)量院研制的標(biāo)準(zhǔn)輻射溫度計(jì)，測(cè)量溫度范圍是800~3000°C，測(cè)量精度是0.3%;黑體爐輻射源采用的是昆明特普瑞儀表有限公司研制的WJL-ll型臥式黑體爐，該黑體爐的控溫范圍是8003000。C，溫度漂移小于工作溫度的0.P/。/5min。標(biāo)定后，重新將黑體爐設(shè)置到不同溫度點(diǎn)，利用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的溫度計(jì)進(jìn)行檢定，校驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)在8003000。C范圍內(nèi)的溫度測(cè)量精度小于1%。為了對(duì)這套系統(tǒng)的測(cè)量背面溫升能力進(jìn)行檢驗(yàn)，從而對(duì)整套系統(tǒng)的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)試精度進(jìn)行標(biāo)定，采用直徑())10mm的圓片狀標(biāo)準(zhǔn)石墨試樣(標(biāo)準(zhǔn)材料采用的是美國(guó)NIST研究級(jí)別的高溫標(biāo)準(zhǔn)材料RM8424,也稱之為POCOGraphiteAXM5Q1，在常溫下它的電阻率為14.5uQ.m，密度為1730kg/m3)進(jìn)行加熱，加熱爐觀察窗口距離試樣的距離為200mm左右，將激光脈沖法背溫測(cè)量系統(tǒng)定位在觀察窗石英玻璃正面，通過(guò)光學(xué)瞄準(zhǔn)裝置，可以清晰的對(duì)焦在被測(cè)試樣上。將試樣加熱到不同溫度同時(shí)進(jìn)行測(cè)溫及背溫信號(hào)測(cè)量的重復(fù)性試驗(yàn)，測(cè)量得到的導(dǎo)溫系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)材料在各溫度下的導(dǎo)溫系數(shù)值的數(shù)據(jù)表1，從表1中可以得到，由本實(shí)施方式的背溫溫度及溫差測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的溫升信號(hào)計(jì)算獲得的導(dǎo)溫系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值的最大誤差為4.34%。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權(quán)利要求1、導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，它所采用的測(cè)量裝置包括光電探測(cè)器(20)、測(cè)量電路(1)和數(shù)據(jù)采集模塊(2)，光電探測(cè)器(20)的測(cè)量信號(hào)輸出端與測(cè)量電路(1)的信號(hào)輸入端連接，所述測(cè)量電路(1)的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊(2)的信號(hào)輸入端連接，所述測(cè)量電路(1)由前置放大電路(11)、差動(dòng)放大電路(12)、基準(zhǔn)電壓信號(hào)源(13)組成，前置放大電路(11)的信號(hào)輸入端為所述測(cè)量電路(1)的信號(hào)輸入端，所述前置放大電路(11)的信號(hào)輸出端與差動(dòng)放大電路(12)的一個(gè)信號(hào)輸入端連接，所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)源(13)的基準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出端和所述差動(dòng)放大電路(12)的另一個(gè)信號(hào)輸入端連接，所述差動(dòng)放大電路(12)的信號(hào)輸出端為所述測(cè)量電路(1)的信號(hào)輸出端；其特征在于導(dǎo)溫系數(shù)的測(cè)量方法為步驟四一調(diào)整基準(zhǔn)電壓信號(hào)源(13)的輸出電壓，使差動(dòng)放大電路(12)輸出信號(hào)為參考電壓V0，然后執(zhí)行步驟四二；步驟四二用激光源對(duì)被測(cè)試樣打激光，同時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊(2)開(kāi)始連續(xù)采集并記錄差動(dòng)放大電路(12)輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)，直到采集到的差動(dòng)電壓信號(hào)恢復(fù)到激光打樣之前的參考電壓V0，然后執(zhí)行步驟四三；步驟四三比較步驟四二獲得的多個(gè)差動(dòng)電壓信號(hào)，查找最大的差動(dòng)電壓信號(hào)V1，并求得半壓V0.5，所述半壓V0.5＝V0+(V1-V0)/2，然后根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊(2)的數(shù)據(jù)采集速度獲得采集到半壓V0.5的時(shí)間t0.5，然后執(zhí)行步驟四四；步驟四四根據(jù)步驟四三獲得的時(shí)間t0.5獲得被測(cè)試樣的導(dǎo)溫系數(shù)，測(cè)試結(jié)束。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于步驟四四中根據(jù)時(shí)間t0.5獲得被測(cè)試樣的導(dǎo)溫系數(shù)的方法為設(shè)試樣厚度為L(zhǎng)的四周絕熱的圓片，片內(nèi)任意點(diǎn)x在開(kāi)始時(shí)的溫度分布為r(x,O)，若試樣正面在瞬間吸收一脈沖熱量，則在任意時(shí)間t的溫度分布T(xj)的計(jì)算表達(dá)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中T——過(guò)余溫度，即試樣溫度對(duì)于環(huán)境溫度的溫升；當(dāng)試樣均勻吸收激光脈沖的瞬時(shí),。(,?！?)，在試樣內(nèi)部距離正面(FO)極小距離g內(nèi)，任意點(diǎn)X的溫度分布為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>當(dāng)0<x<g當(dāng)g<x<I式中Q——被試樣吸收的激光脈沖的輻照強(qiáng)度(卡/厘米2);D——試樣的密度(克/厘米3);C——試樣的比熱(卡/克.度)；對(duì)溫度分布r(x,/;)的計(jì)算表達(dá)式進(jìn)行處理，得到試樣背面O^L)的溫度分布為:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>經(jīng)過(guò)推導(dǎo)得到導(dǎo)溫系數(shù)的表達(dá)式為-=1.37Z2/(;r、5)=0.138z2A05，式中丄——待測(cè)試樣厚度；進(jìn)而得到導(dǎo)熱系數(shù);i的計(jì)算公式為X=a-C.D。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，它所采用測(cè)量裝置是在權(quán)利要求l所述測(cè)量裝置上增加了一個(gè)測(cè)量電路(1)，并且每個(gè)測(cè)量電路(1)中增加了一級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路(14)和二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路(15)，每個(gè)測(cè)量電路(1)中的一級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路(14)的信號(hào)輸入端與前置放大電路(11)的信號(hào)輸出端連接，所述一級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路(14)的信號(hào)輸出端分別與二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路(15)的信號(hào)輸入端、數(shù)據(jù)采集模塊(2)的信號(hào)輸入端連接，所述二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路(15)的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊(2)的信號(hào)輸入端連接;其特征在于，在步驟四一之前還包括步驟三一數(shù)據(jù)采集模塊(2)同時(shí)采集兩個(gè)測(cè)量電路(1)輸出的前置放大信號(hào)、一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)和二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)，執(zhí)行步驟三二；步驟三二分別判斷步驟三一中獲得的兩個(gè)測(cè)量電路中的二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)是否飽和，如果已飽和，執(zhí)行步驟三三；如果沒(méi)飽和，執(zhí)行步驟五一；步驟五一所述二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)為有效測(cè)量溫度電壓數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟三五；步驟三三分別判斷步驟三一中獲得的兩個(gè)測(cè)量電路中的一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)是否飽和，如果已飽和，執(zhí)行步驟三四；如果沒(méi)飽和，執(zhí)行步驟五二；步驟五二所述一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)為有效測(cè)量溫度電壓數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟三五；步驟三四所述前置放大信號(hào)為有效測(cè)量溫度電壓數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟三五；步驟三五用獲得的兩個(gè)有效測(cè)量溫度電壓數(shù)據(jù)計(jì)算出各自通道的亮溫溫度值，然后再通過(guò)兩個(gè)亮溫溫度值計(jì)算出被測(cè)試樣的真實(shí)溫度值，然后執(zhí)行步驟三六；步驟三六當(dāng)步驟三五中獲得的真實(shí)溫度值小于230(TC時(shí)，執(zhí)行步驟三七；當(dāng)步驟三五中獲得的真實(shí)溫度值大于2300。C時(shí)，執(zhí)行步驟三八；步驟三七選擇與波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光電探測(cè)器連接的測(cè)量電路(1)測(cè)量溫升信號(hào)；然后執(zhí)行步驟四一；步驟三八選擇與波長(zhǎng)較短的光電探測(cè)器連接的測(cè)量電路(1)測(cè)量溫升信號(hào)；然后執(zhí)行步驟四一。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于所述步驟六為當(dāng)步驟三五中獲得的真溫度值小于2200。C時(shí)，執(zhí)行步驟三七；當(dāng)步驟三五中獲得的真溫度值大于2200。C時(shí)，執(zhí)行步驟三八。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于所述步驟三二和步驟三三中所述的判斷測(cè)量電路中的一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)、二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)是否飽和的方法，是判斷一級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)或者二級(jí)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)的幅值是否等于或者接近一級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路(14)或者二級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路(15)的所能輸出的最大電壓值，如果判斷結(jié)果為是，則表示對(duì)應(yīng)的放大電路處于飽和狀態(tài)；如果不是，則表示對(duì)應(yīng)的放大電路沒(méi)有處于飽和狀態(tài)。全文摘要導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)量方法，涉及到激光脈沖法測(cè)量材料熱物性參數(shù)的方法。它解決了現(xiàn)有激光脈沖法測(cè)量導(dǎo)溫系數(shù)方法的復(fù)雜、操作難度大的問(wèn)題。它采用差動(dòng)放大電路對(duì)采集到的測(cè)溫系統(tǒng)中光電探測(cè)器的信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)源輸出的基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行比較，比較結(jié)果由數(shù)據(jù)采集模塊采集；測(cè)量方法為在恒溫狀態(tài)下調(diào)整基準(zhǔn)電壓信號(hào)源輸出電壓使差動(dòng)放大電路輸出為參考電壓V0，然后用激光源對(duì)被測(cè)試樣打激光，數(shù)據(jù)采集模塊開(kāi)始連續(xù)采集差動(dòng)放大電路輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)，直到采集到的差動(dòng)電壓信號(hào)恢復(fù)到參考電壓V0，分析處理采集到的所有數(shù)據(jù)，獲得需要的時(shí)間參數(shù)，最后計(jì)算獲得導(dǎo)溫系數(shù)。本發(fā)明的測(cè)量方法操作簡(jiǎn)便、易實(shí)現(xiàn)，可以應(yīng)用到現(xiàn)有的光學(xué)測(cè)溫系統(tǒng)中。文檔編號(hào)G01N25/18GK101126731SQ200710072598公開(kāi)日2008年2月20日申請(qǐng)日期2007年8月2日優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日發(fā)明者戴景民,辛春鎖申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)