THISYS  熱導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)

薄樣品熱導(dǎo)率的測(cè)量  

THISYS是一個(gè)準(zhǔn)確的、快速的、簡(jiǎn)單的熱導(dǎo)率傳感器，主要用在測(cè)量高熱導(dǎo)率材料中，樣本的厚度比較薄。比較典型的材料就是單片金屬、合金，以及高電導(dǎo)率塑料和各種填充材料。對(duì)于金屬材料，比較理想的厚度為0.1ｍｍ或者更薄；塑料樣品的厚度通常在6mm范圍內(nèi)。THISYS由一個(gè)薄片采樣儀器 (THI01)和一個(gè)測(cè)量控制單元(MCU)組成。測(cè)量的本質(zhì)是在加熱過程中，在樣品本身的平面上測(cè)定出樣本的一個(gè)溫度梯度。采用了一個(gè)高精度熱電堆傳感器THI01，該傳感器可以應(yīng)對(duì)非常薄的樣本材料（小于0.01—6mm），而且通常情況下熱導(dǎo)率在200 W/mK范圍內(nèi)。通過這種方法，就可以避免接觸熱阻的問題。相對(duì)于傳統(tǒng)的ASTM D5470方法的弱點(diǎn)，這種測(cè)量方法是非常好的。使用一個(gè)大的氣候箱，可以覆蓋比較寬的溫度范圍，在有規(guī)律的間隔里測(cè)量。THISYS整體由PC控制，對(duì)于低熱導(dǎo)率材料中的傳感器型號(hào)，我們采用THASYS傳感器。

THISYS由薄片采樣儀器THI01（1）和測(cè)量與控制裝置單元MCU組成（2）。它通過RS232（4，5）由PC控制。測(cè)量結(jié)果自動(dòng)出現(xiàn)在屏幕上。THI01外殼在甘油液中包含兩個(gè)散熱器。它在頂部有一個(gè)插槽，可通過該插槽插入樣品。樣品在兩側(cè)加熱。加熱器還包含熱電堆傳感器的熱接頭。 然后按下樣品加加熱器通過側(cè)面的螺釘與散熱器一起使用，從而實(shí)現(xiàn)了*的對(duì)稱設(shè)置。甘油液消除了接觸電阻的問題。

THISYS  產(chǎn)品簡(jiǎn)介

    相對(duì)薄的、高導(dǎo)熱率材料的測(cè)量是一個(gè)經(jīng)典的問題。通常情況下使用的方法有ASTM D 5470–01 (熱傳遞的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法薄導(dǎo)熱固體的性質(zhì)電氣絕緣材料)，而且也顯示出很高的接觸熱阻靈敏性，但是都不適用于高熱導(dǎo)率材料，THISYS為這個(gè)問題提供了一個(gè)解決方案。

  當(dāng)把樣本固定在一個(gè)絕緣性能非常好的腔體中時(shí)，THISYS本質(zhì)上就是在測(cè)量通過樣本從中心到邊緣的溫度梯度。

  通過測(cè)量通量φ (由加熱器功率決定)，通過樣本的溫度差?Tamp，樣本的厚度H，就可以直接計(jì)算出相對(duì)熱導(dǎo)率λ_rel：

λ_rel?φ/ H ?T_amp

  測(cè)量需要一個(gè)相對(duì)非常好的參比材料。

THI01構(gòu)成圖：散熱器（7，9）。 樣品材料（8），充氣腔（17），加熱器（4）。

加熱器產(chǎn)生的熱量首先在樣品平面中流動(dòng)，然后才進(jìn)入樣品平面。

散熱器（14）。

使用THISYS的測(cè)試結(jié)果：使用Pyrex 7740（2至7mm）進(jìn)行測(cè)量，NPL（5.62mm）和304L不銹鋼類型（堆疊0.1至0.7mm）。 測(cè)試顯示，相對(duì)于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度水平為+/- 6％（1.086，0.188和14.34 W / mK）。

THI01  設(shè)計(jì)

Hukseflux的THI01采用了兩種鋁制“加熱槽”，每個(gè)里面都包含有一個(gè)加熱器，固定后放置在填充滿空氣的絕緣腔體中，樣本放在腔體中。

測(cè)量出溫度梯度（中心到邊緣），除了新設(shè)計(jì)外，還有技術(shù)創(chuàng)新是使用一個(gè)薄熱電堆（Hukseflux設(shè)計(jì)），這樣就可以執(zhí)行一個(gè)，級(jí)靈敏的溫度差?T測(cè)量，實(shí)際的測(cè)量過程都是浸泡在甘油中。

THI01可以測(cè)量厚度小于0.01至6 mm的樣本，尺寸大小70*100mm的單層材料。參比材料是5 mm的Pyrex 7740，單層平面上的熱導(dǎo)率，H xλ，大約是4 10ˉ3W/K，樣本的H x λ值非常接近于理想值。

  測(cè)量實(shí)際上就是在測(cè)量THI01的溫度，把THI01整體放入一個(gè)可以改變溫度的氣候箱中，通過所需區(qū)域的溫度變化測(cè)量出來即可。簡(jiǎn)

單的描述：測(cè)量由一個(gè)加熱循環(huán)和一個(gè)?T評(píng)估組成。THI01溫度可以通過一個(gè)Pt100溫度傳感器測(cè)量，溫度校正依賴于熱電堆的靈敏度。

使用THISYS分析的幾個(gè)塑料制品樣品。如圖代表打開加熱器時(shí)的信號(hào)。信號(hào)振幅與熱量成反比，導(dǎo)電率λ乘以厚度H。