導(dǎo)熱儀(yí)校準板(bǎn)（標準物質）
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| 更新日(rì)期(qī)： | 2018-07-25 |
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導熱(rè)係數(shù)標準(zhǔn)參比板(bǎn)由國家建材研究(jiū)院研製(zhì)，這(zhè)是一種通過多台(tái)精(jīng)密導(dǎo)熱係(xì)數儀(yí)比對定(dìng)值的已(yǐ)經(jīng)通(tōng)過國(guó)家(jiā)審核(hé)認可的標準(zhǔn)樣品，使用溫度(dù)範圍(wéi)在(zài)（270～373）K之內(nèi)，具(jù)有(yǒu)很(hěn)高(gāo)的(dí)可(kě)靠性和穩定(dìng)性(xìng)，測量不確定度(dù)2.5%（95%置(zhì)信概(gài)率(shuài)時）。
詳細(xì)資料：
校準導熱係(xì)數儀用(yòng)的主(zhǔ)要標(biāo)準器(qì)有導熱係數標準(zhǔn)參(cān)比(bǐ)板(bǎn)和精密(mì)表(biǎo)麵溫度計。其(qí)中(zhōng)導(dǎo)熱係數標準參比(bǐ)板(bǎn)由(yóu)國家建材研究院(yuàn)研製，這是(shì)一(yī)種通(tōng)過多(duō)台精密(mì)導熱係(xì)數(shù)儀(yí)比(bǐ)對(duì)定值的已經(jīng)通過(guò)國(guó)家審核認(rèn)可的標準樣(yàng)品(pǐn)，使(shǐ)用溫度範圍在（270～373）K之內(nèi)，具(jù)有(yǒu)很高的可靠性和(hé)穩定(dìng)性(xìng)，測量(liáng)不確定度(dù)2.5%（95%置信概(gài)率(shuài)時）。
1. 導熱係數儀原理和特(tè)點(diǎn)
導熱(rè)係(xì)數儀是(shì)一(yī)種(zhǒng)基於傅立葉(yè)導熱定律(lǜ)而進(jìn)行材料導熱係數(shù)測量的(dí)儀(yí)器(qì)，在導熱(rè)過程中，單位(wèi)時間內(nèi)通過(guò)給定截(jié)麵(miàn)的熱(rè)量，與該(gāi)截(jié)麵(miàn)的麵(miàn)積(jī)和垂(chuí)直於(yú)該截麵(miàn)方向(xiàng)的溫度梯度(dù)成(chéng)正比(bǐ)，在一(yī)維穩態導(dǎo)熱時，其(qí)數學(xué)表達(dá)為：
（1）
經(jīng)過積(jī)分換(huàn)算(suàn)，公式（1）可以(yǐ)推導出
（2）
其(qí)中， ——為(wéi)被(bèi)測(cè)材料(liào)的導(dǎo)熱(rè)係數， ;
Q——為通過被(bèi)測(cè)材(cái)料試樣(yàng)的傳熱量，W;
h——為被(bèi)測材料試樣的厚度，m;
A——為計量板的(dí)麵積(jī)，㎡;
——為被測材料(liào)試樣(yàng)高(gāo)溫傳熱麵(miàn)的(dí)平均溫(wēn)度(dù)，℃;
——為(wéi)被(bèi)測材(cái)料(liào)試(shì)樣低溫(wēn)傳熱麵的(dí)平(píng)均溫度，℃
這(zhè)個(gè)公式成(chéng)立有3個前(qián)提條(tiáo)件(jiàn)：（1）傳(chuán)熱是(shì)一維傳(chuán)熱，側麵(miàn)沒有熱傳遞或熱損(sǔn)失;（2）被測材料具有(yǒu)各(gè)向同(tóng)性(xìng)或垂(chuí)直導熱截(jié)麵(miàn)上(shàng)有(yǒu)相同的(dí)熱物(wù)性;（3）溫差(chà)是(shì)被(bèi)測材料兩個傳熱麵(miàn)上溫(wēn)度(dù)的(dí)差值(zhí)。但(dàn)是(shì)，在實際中(zhōng)測量由於(yú)儀(yí)器設備(bèi)和測量(liáng)手段的(dí)約束，往往無(wú)法(fǎ)理(lǐ)想的滿(mǎn)足這三(sān)個條(tiáo)件，隻能使之產生(shēng)的影響(xiǎng)zui小(xiǎo)化(huà)。例如使被(bèi)測材料材質(zhì)盡量均匀(yún)，在側麵增加絕(jué)熱(rè)板，減小側(cè)麵熱(rè)損失(shī)，在(zài)盡量(liáng)靠(kào)近熱(rè)板表(biǎo)麵(miàn)處埋設溫度傳(chuán)感(gǎn)器，減小接(jiē)觸熱阻(zǔ)等。
所以(yǐ)，實際(jì)應(yīng)用(yòng)中(zhōng)的(dí)導熱(rè)係數儀(yí)通常由(yóu)計量(liáng)加熱(rè)單元，冷板(bǎn)單元，防(fáng)護(hù)單(dān)元，控製係統，測量係(xì)統(tǒng)，壓緊(jǐn)係統(tǒng)和(hé)製冷機(jī)構組成(chéng)。裝(zhuāng)置主(zhǔ)要結構(gòu)如圖1所示。
3. 校準方法
通(tōng)過以(yǐ)上原理(lǐ)可(kě)以(yǐ)得(dé)知(zhī)，穩態法(fǎ)測量導(dǎo)熱(rè)係(xì)數的(dí)困難(nán)主要在於相(xiāng)關參量的準確獲得。由於(yú)導熱(rè)係數(shù)是(shì)標(biāo)誌一(yī)個過程（傳熱(rè)）的(dí)性(xìng)質的熱物性(xìng)參數.因此不可能(néng)通過直(zhí)接靜態對(duì)比而(ér)得出。所以(yǐ)，可(kě)以將(jiāng)同樣(yàng)尺寸(cùn)規格的(dí)標(biāo)準(zhǔn)樣(yàng)品（導(dǎo)熱(rè)係數(shù)已(yǐ)知(zhī)）放在導(dǎo)熱(rè)係數儀(yí)中(zhōng)，在某一外部(bù)條件(jiàn)下(xià)，經歷一個傳熱(rè)過(guò)程(chéng)，另(lìng)外(wài)再(zài)通過測(cè)量(liáng)冷熱板(bǎn)的(dí)表麵溫度(dù)，就可根(gēn)據測(cè)量結果的比較而(ér)得到(dào)被測(cè)導(dǎo)熱(rè)係數儀的測(cè)量(liáng)準確度。
3.1 校(xiào)準條件(jiàn)
校準導熱(rè)係(xì)數儀用的主(zhǔ)要標(biāo)準器(qì)有(yǒu)導熱(rè)係數標準參(cān)比(bǐ)板和精密表(biǎo)麵溫(wēn)度(dù)計。其中導熱(rè)係數(shù)標準(zhǔn)參比板(bǎn)由國(guó)家建材研究(jiū)院(yuàn)研製(zhì)，這(zhè)是(shì)一種(zhǒng)通過多(duō)台精密(mì)導熱(rè)係數儀(yí)比(bǐ)對定值(zhí)的已(yǐ)經(jīng)通(tōng)過國家(jiā)審(shěn)核(hé)認(rèn)可的標準(zhǔn)樣(yàng)品，使用溫度(dù)範(fàn)圍(wéi)在（270～373）K之(zhī)內(nèi)，具有很(hěn)高(gāo)的可靠性(xìng)和穩(wěn)定(dìng)性(xìng)，測量不確定度2.5%（95%置信概(gài)率時(shí)）。它(tā)的(dí)標準導熱(rè)係數值(zhí)通過以下公式(shì)得到：
（3）
式中(zhōng)：T——導熱(rè)係(xì)數(shù)參比板的平均溫(wēn)度，K;
λ標——由(yóu)導(dǎo)熱係數(shù)參(cān)比(bǐ)板得到(dào)的(dí)參(cān)考(kǎo)導(dǎo)熱係數值(zhí)，
精密表(biǎo)麵(miàn)溫度計，測量範圍（0~100）℃，測量(liáng)準(zhǔn)確度(dù)±1.2℃，用(yòng)來精確測(cè)量平板(bǎn)表麵溫度(dù)，它應有(yǒu)（0～100）℃之間整(zhěng)十度溫(wēn)度點(diǎn)修正值(zhí)。
另外，對(duì)尺寸的(dí)測(cè)量采用遊標卡尺，測量範(fàn)圍（0~300）mm，測(cè)量(liáng)準(zhǔn)確度(dù)±0.04mm，用(yòng)來(lái)測量標(biāo)準(zhǔn)參(cān)比板(bǎn)的厚(hòu)度(dù)。
3.2基本(běn)示值誤(wù)差的(dí)校準(zhǔn)方法
測(cè)試前(qián)先(xiān)將導熱係數(shù)參比板(bǎn)在(zài)105℃±5℃的烘箱中烘幹48小時，再在濕度低於(yú)30%RH的幹燥櫃中冷卻至室溫，再用遊標(biāo)卡尺(chǐ)測量參比板的(dí)厚(hòu)度。將導(dǎo)熱係數(shù)儀接入(rù)穩(wěn)壓(yā)電源，在測量過程中(zhōng)電源電壓的波動應在±10%以(yǐ)內(nèi)。
將導(dǎo)熱(rè)係(xì)數(shù)儀的電(diàn)源(yuán)開啟(qǐ)，如(rú)果(guǒ)是自(zì)動控(kòng)製(zhì)類型的導(dǎo)熱係數(shù)儀同(tóng)時(shí)也(yě)將控製軟件(jiàn)開(kāi)啟。充(chōng)分(fēn)預(yù)熱(rè)後將(jiāng)導熱係數標準參(cān)比(bǐ)板放入(rù)導熱係數(shù)儀(yí)測(cè)試(shì)腔中(zhōng)，再(zài)將(jiāng)精密(mì)表麵(miàn)溫度(dù)計分(fēn)別(bié)放(fàng)入加熱板和(hé)參比板(bǎn)之(zhī)間(jiān)以及參比板和冷(lěng)板之間(jiān)，感溫(wēn)頭(tóu)應貼附在(zài)參比板(bǎn)表麵上，放置(zhì)位置位(wèi)於參比(bǐ)板的中心。自動壓(yā)緊裝置的(dí)啟動(dòng)壓緊(jǐn)裝(zhuāng)置(zhì)，手動壓(yā)緊的上緊(jǐn)裝(zhuāng)置將參(cān)比板(bǎn)壓緊(jǐn)，壓緊程(chéng)度(dù)以使參(cān)比(bǐ)板和(hé)冷熱板緊密(mì)接觸為宜。
設置好(hǎo)測(cè)試(shì)時(shí)的熱板溫度，冷板溫度和試(shì)樣厚度(dù)，啟(qǐ)動導熱係數(shù)儀進行測試，當溫度(dù)和(hé)傳熱(rè)達(dá)到穩(wěn)定(dìng)平(píng)衡(héng)時(shí)，測(cè)量此(cǐ)時(shí)的(dí)表麵(miàn)溫度(dù)計(jì)讀(dú)數(shù)，讀(dú)取(qǔ)熱(rè)板和(hé)冷板的4個(gè)表麵溫度t1，t2，t3和t4（單位℃）。之後每(měi)間隔10min讀(dú)一(yī)次數，共(gòng)讀(dú)取十次(cì)數據，分別計算其平均(jūn)值(zhí) ， ， ， ，求(qiú)出參比板(bǎn)平(píng)均溫度(dù)T。
or （4）
式(shì)中： ， ， ， 分別是構成(chéng)一維傳熱的一對(duì)傳(chuán)熱板表麵溫度(dù)，℃;
， ， ， 分別(bié)是(shì)表麵溫度(dù)計在該(gāi)溫度下的修(xiū)正(zhèng)值，℃。
求(qiú)出參比(bǐ)板的(dí)平(píng)均溫(wēn)度(dù)後，代(dài)入(rù)式（3）可以計算得(dé)到各(gè)參(cān)比板(bǎn)的參(cān)考導熱係數值λ標(biāo)。
3.3 基(jī)本(běn)示(shì)值誤差(chà)計(jì)算(suàn)
導熱係(xì)數(shù)儀的溫(wēn)度基(jī)本示值誤(wù)差為：
（5）
式中(zhōng)，Δt——被(bèi)校(xiào)儀(yí)器(qì)的(dí)表(biǎo)麵(miàn)溫(wēn)度(dù)測(cè)量誤差(chà)，℃;
td——被(bèi)校(xiào)儀(yí)器讀取(qǔ)的該表麵溫度示值(zhí)平(píng)均(jūn)值，℃
t標——精密(mì)表麵溫(wēn)度(dù)計讀取的溫(wēn)度(dù)示值平(píng)均值(zhí)，℃
te——表麵溫(wēn)度計在實際(jì)溫度下(xià)的(dí)修(xiū)正(zhèng)值(zhí)，℃。
導熱係數儀的(dí)導(dǎo)熱(rè)係數基(jī)本誤差(chà)按下(xià)式計算：
（6）
式(shì)中：Δλ——為(wéi)導熱係(xì)數儀的(dí)導熱(rè)係(xì)數基(jī)本誤(wù)差(chà)， ;
λd——為(wéi)導熱(rè)係(xì)數儀所(suǒ)測(cè)量得(dé)到的導熱係(xì)數值(zhí)， ;
λ標1——由*塊導熱係(xì)數參比板得到的(dí)參(cān)考(kǎo)導熱係數值，由(yóu)式（3）計(jì)算得到， ;
λ標2——由第二(èr)塊導(dǎo)熱(rè)係(xì)數(shù)參比板(bǎn)得到的參(cān)考導熱(rè)係數值(zhí)，對於單(dān)試(shì)件(jiàn)導(dǎo)熱係數儀(yí)，λ標2=λ標(biāo)1， ;
Δλ的(dí)zui後(hòu)結(jié)果應按照數據修(xiū)約規(guī)則化整(zhěng)到(dào)與(yǔ)導熱(rè)係(xì)數儀的分辨力(lì)*。
導熱係(xì)數(shù)儀(yí)校準的測(cè)量不確定(dìng)度(dù)實際由(yóu)兩(liǎng)部分(fēn)組成(chéng)：導熱係數(shù)參(cān)比(bǐ)板計算的不(bù)確定度和溫(wēn)度測量的不(bù)確定度。通(tōng)過(guò)溫度基(jī)本示(shì)值(zhí)誤(wù)差(chà)和導熱(rè)係(xì)數(shù)基本示(shì)值(zhí)誤差的校(xiào)準(zhǔn)，我(wǒ)們(mén)可以(yǐ)得到該(gāi)導熱係數儀的綜合(hé)測量準(zhǔn)確度，提高(gāo)導熱係數儀對材(cái)料熱物(wù)性測量(liáng)的可(kě)靠(kào)性和(hé)準確度。通(tōng)過對導(dǎo)熱係(xì)數(shù)儀的計量(liáng)表麵溫(wēn)度的(dí)測量(liáng)，對於導熱係數儀我們(mén)可以(yǐ)更加方便(biàn)，準確(què)的測(cè)量(liáng)其導熱係數(shù)基本誤(wù)差，達(dá)到校(xiào)準的(dí)目(mù)的。
北(běi)京(jīng)時(shí)代(dài)新(xīn)天測(cè)控(kòng)技(jì)術有(yǒu)限(xiàn)公司(sī)提供平(píng)板導熱儀(yí),標準(zhǔn)板,校準板,參比板(bǎn)
