專利名稱：熱導率動態(tài)測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對固體材料的熱導率測量儀器，尤其涉及一種實驗用熱導率動態(tài)測量儀。
熱導率動態(tài)測量儀又名熱波儀，可用作動態(tài)法測量固體熱導率的實驗。用動態(tài)法測量熱導率在國際上已有些方式，但還末見有既簡單可靠、又能保證實驗和測量精度的實驗裝置。
本實用新型的目的是提供一種熱導率動態(tài)測量儀、能保證實驗和測量精度的實驗裝置；同時也是一種能充分體現(xiàn)實驗的物理思想、裝置也簡單可靠的熱導率動態(tài)測量儀。
本實用新型的目的是以下述技術方案實現(xiàn)的一種熱導率動態(tài)測量儀，其特征是包括棒狀金屬樣品及其置于金屬內(nèi)部的熱電偶陣列和脈動熱源組成，棒狀金屬樣品外用隔熱材料包覆，脈動熱源施加在棒狀金屬的一端，且為一時鐘控制的電加熱器件，熱電偶接出溫度測量信號。
本實用新型采用簡諧法測量，其原理是當熱量在樣品中傳播時，樣品中各點溫度不必保持恒定，給定適當邊界條件時，它將隨時進行簡諧變化，利用這種變化便可計算出熱導率。這樣就可將難于測準的熱學量的測量變?yōu)槿菀诇y準的速度測量，因而測量誤差相應降低。
為了實現(xiàn)熱量一維傳播，將材料制成棒狀，并用隔熱材料緊裹其側面，這樣熱量將只沿軸向傳播，并且有任意一個垂直二棒體的截面上各點的溫度相同。于是只要測量軸線上各點的溫度分布，就可確定整個棒上的溫度分布。溫度的測定是用溫差電偶(銅-康銅)列陣，各溫差電偶之間距離均為1-3cm，溫差電偶的高溫端均插至棒內(nèi)軸線處，以防止棒側面漏熱產(chǎn)生的徑向效應的影響。諸溫差電偶的低溫端公用，裝在棒尾，以克服整個棒溫起伏所帶來的變化。被測溫度點的熱電勢送到記錄儀上，直接畫出該點溫度隨時間變化的T-t曲線。
本實用新型的特點是提供了一種熱導率動態(tài)測量儀、能充分體現(xiàn)實驗的物理思想、能保證測量精度；裝置簡單可靠。
以下結合附圖并通過實施例對本實用新型作進一步說明

圖1為本實用新型結構示意圖熱導率動態(tài)測量儀的構成包括棒狀金屬1、置于金屬中間的熱電偶陣列2、脈動熱源3組成，棒狀金屬樣品外用隔熱材料包覆，脈動熱源施加在棒狀金屬的一端，且為一時鐘控制的電加熱器件，熱電偶接出溫度測量信號。棒狀金屬樣品選用銅、鋁、鐵等，熱電偶列陣是用溫差電偶(銅-康銅)列陣，各溫差電偶之間距離均為2cm，溫差電偶的高溫端均插至棒內(nèi)軸線處，以防止棒側面漏熱產(chǎn)生的徑向效應的影響。
熱電偶列陣中被測量的熱電偶的選擇由機械波段開關或電子開關來完成。
可以直接控制電加熱器來造成按簡諧規(guī)律(或方波)變化的熱源；也可以制造一個機械控制的脈動變化的熱源只要在棒的一端放上電熱器，使電熱器的開關處于一分鐘開一分鐘關的脈動狀態(tài)即可。這可由每兩分鐘轉一周的電機帶動凸輪控制微動開關來完成。于是，電熱器便成為周期為120秒的周期性脈動熱源。更方便的脈動熱源是直接控制電加熱器，由電子鐘控電加熱器件，電子鐘控器件采用可編程控制器、微處理器等，微處理器輸出接可控硅，對電加熱器件的功率控制由可控硅來實現(xiàn)。
如果用可編程控制器和電子鐘控脈動熱源可以實現(xiàn)全自動的熱導率動態(tài)測量儀，但是測量的物理思想并無直接表明。
機械鐘控脈動熱源裝置中令微動開關同時控制一個產(chǎn)生直流6V電壓的電源，直接送到記錄儀的第二支記錄筆上，所畫出的周期為120秒的方波將作為波速測量的參考。
本實用新型的進一步改進是在熱端和冷端(金屬棒的另一端)增設冷卻水循環(huán)裝置4，熱端和冷端冷卻水的作用是提高溫度脈動幅度。
用T形管接頭將自來水分成兩路，一路不必用穩(wěn)流，直接進入冷端入水口即可，另一路進入穩(wěn)流器，將流速恒定的水流送入熱端入水口，用止水夾調(diào)節(jié)流量，使熱端出水口在每一個周期(兩分鐘)的出水量為280—300ml，冷端出水口的流水量盡量大些。當用脈動熱源加熱一定時間后，棒的熱端就會出現(xiàn)穩(wěn)定的幅度較大的溫度脈動變化，通過濾波辦法將基波留下。
為使熱狀態(tài)支動態(tài)平衡，在通電60—90分鐘后再開始繪制被測樣品上各點(各個熱電偶)溫度(T)隨時間(t)變化的T-t曲線。用此曲線即可立即算出待測金屬的熱導率。T-t數(shù)據(jù)的處理由外接的微型計算機進行運算或曲線由記錄儀所得參數(shù)推算。
機械脈動熱源時用秒表測量控制器通電指示燈的亮暗時間，即脈動熱源的周期，算出頻率f。電子鐘控器件可以直接給出加熱周期數(shù)字顯示。
純機械測量時可用秒表測量記錄儀的走紙速度。
權利要求1.一種熱導率動態(tài)測量儀，其特征是包括棒狀金屬樣品及其置于金屬內(nèi)部的熱電偶陣列和脈動熱源組成，棒狀金屬樣品外用隔熱材料包覆，脈動熱源施加在棒狀金屬的一端，且為一時鐘控制的電加熱器件，熱電偶接出溫度測量信號。
2.由權利要求書所述的熱導率動態(tài)測量儀，其特征是熱電偶列陣是用溫差電偶(銅-康銅)列陣，各溫差電偶之間距離均為2cm，溫差電偶的高溫端均插至棒內(nèi)軸線處。
3.由權利要求書所述的熱導率動態(tài)測量儀，其特征是所述脈動熱源為機械控制的脈動變化的熱源棒的一端放上電熱器，由每兩分鐘轉一周的電機帶動凸輪控制電熱器微動開關。
4.由權利要求書所述的熱導率動態(tài)測量儀，其特征是在金屬棒的熱端和冷端設有冷卻水循環(huán)裝置(4)。
5.由權利要求書所述的熱導率動態(tài)測量儀，其特征是所述脈動熱源為電子鐘控電加熱器件，電子鐘控器件采用可編程控制器、微處理器，微處理器輸出接可控硅，可控硅連接電加熱功率器件。
專利摘要一種熱導率動態(tài)測量儀，包括棒狀金屬樣品及其置于金屬內(nèi)部的熱電偶陣列和脈動熱源組成，棒狀金屬樣品外用隔熱材料包覆，脈動熱源施加在棒狀金屬的一端，且為一時鐘控制的電加熱器件，熱電偶接出溫度測量信號。本實用新型提供了一種熱導率動態(tài)測量儀、能充分體現(xiàn)實驗的物理思想、能保證測量精度；裝置簡單可靠。
文檔編號G01K17/00GK2356335SQ9922701
公開日1999年12月29日 申請日期1999年1月5日 優(yōu)先權日1999年1月5日
發(fā)明者萬春華 申請人:南京大學