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導(dǎo)熱系數(shù)的測量方法
閱讀：8869 發(fā)布時間：2012-5-24導(dǎo)熱系數(shù)
測量方法
導(dǎo)熱系數(shù)測試方法，分為穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法（又稱為非穩(wěn)態(tài)法）兩類,；
穩(wěn)態(tài)法有：平板法,、護(hù)板法、熱流計法,、熱箱法等
瞬態(tài)法有：法,、探針法、熱盤法,、熱帶法,、激光法等
各種測試方法，有其自身的適用范圍,。由于物質(zhì)具有固,、液、氣三種狀態(tài),，不同狀態(tài)時,，其導(dǎo)熱系數(shù)會差異很大；而不同狀態(tài)時導(dǎo)熱系數(shù)的測量也會有很大的不同,；相比于固體,、液體和氣體的測量更加困難，因為流體狀態(tài)物質(zhì)內(nèi)更容易發(fā)生自然對流,，溫度場會很快發(fā)生變化,，需要采集的速度相當(dāng)快（如1秒），以避開自然對流的影響,，所以對于儀器的要求會更高,。
穩(wěn)態(tài)法
穩(wěn)態(tài)法是指當(dāng)待測試樣上溫度分布達(dá)到穩(wěn)定后，即試樣內(nèi)溫度分布是不隨時間變化的穩(wěn)定的溫度場時,，通過測定流過試樣的熱量和溫度梯度等參數(shù)來計算材料的導(dǎo)熱系數(shù)的方法,。它是利用穩(wěn)定傳熱過程中，傳熱速率等于散熱速率的平衡條件來測量導(dǎo)熱系數(shù),。
穩(wěn)態(tài)法具有原理清晰,、模型簡單、可準(zhǔn)確直接地獲得熱導(dǎo)率值等優(yōu)點,，并適于較寬溫區(qū)的測量；缺點是實驗條件苛刻,、測量時間較長,；穩(wěn)態(tài)法中，為了獲得準(zhǔn)確的熱流,，需要嚴(yán)格保證測試系統(tǒng)的絕熱條件,，附設(shè)補(bǔ)償加熱器并增加保溫措施,，以減小漏熱損失；為了獲得準(zhǔn)確的溫度,，需要布置多根熱電偶,；為了保證一維導(dǎo)熱，通常對樣品的尺寸要求較大,，而且為了保證整個受熱面溫度場的均勻一致,，對樣品表面的平整度要求較高。
穩(wěn)態(tài)法主要用于測量固體材料的導(dǎo)熱系數(shù),，而要把它用于研究濕材料會遇到很大困難,，因為試樣會由于長時間保證一定的溫度場而引起含濕量的變化，這將導(dǎo)致測量結(jié)果不正確,。
瞬態(tài)法
隨著新材料的發(fā)展,，對測試速度的要求大大提高，而且因為新材料的多樣性（多層,，多孔）,，傳統(tǒng)的方法獲得的參數(shù)并不能準(zhǔn)確反映材料的性質(zhì)，傳統(tǒng)的模型也不能準(zhǔn)確反映所要研究的過程,，因此瞬態(tài)法開始廣受關(guān)注,。
瞬態(tài)法是指實驗測量過程中試樣溫度隨時間變化，通過測量試樣內(nèi)某些點溫度變化的情況以及其他一些需要的參數(shù),，從而確定試樣導(dǎo)熱系數(shù)的方法,，其分析的出發(fā)點是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程。
瞬態(tài)法可分為周期熱流法和瞬態(tài)熱流法,，而瞬態(tài)熱流法中的瞬態(tài)法,、熱盤法、熱帶法,、探針法和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法屬于直接測量,，閃光法、運動熱源法和比較法等方法屬于間接測量,，其直接獲得的是試樣的熱擴(kuò)散率,，通過已知的比熱，密度間接求解導(dǎo)熱系數(shù)的方法,，由于這類方法需要用到材料的比熱和密度值,，因而導(dǎo)熱系數(shù)的測量準(zhǔn)確度受到這兩個物理量準(zhǔn)確度的限制。瞬態(tài)法是目前應(yīng)用范圍廣的測量方法,，可以測量氣體,、液體、固體等物質(zhì),，測量準(zhǔn)確度高,。探針法實質(zhì)上是一種更為實用的線熱源法,，主要用于測量食品、生物組織,、土壤和其他松散材料的導(dǎo)熱系數(shù),。由于測試速度快，試件制作要求低,，使用儀器簡單,，特別適合現(xiàn)場測量。
瞬態(tài)法的優(yōu)勢在于速度快,、可以獲得跟傳統(tǒng)法相當(dāng)或者更好的測試精度,，而且對試樣的要求低（通常需要很少量的樣品）；但從理論上看,，瞬態(tài)法的導(dǎo)熱微分方程比較復(fù)雜,，邊界條件難以準(zhǔn)確確定，而且獲得準(zhǔn)確的溫度隨時間的變化關(guān)系也比較困難,。但是近幾十年來,，隨著測量技術(shù)的進(jìn)步，瞬態(tài)法由于測量時間短,、性高和對環(huán)境要求低等優(yōu)點而得到了大力的發(fā)展,。
2005 年，由英國國家物理實驗室（National Physical Laboratory）發(fā)起,，聯(lián)合歐洲多個國家物性研究實驗室,，聯(lián)合制定了關(guān)于瞬態(tài)法測量導(dǎo)熱系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)-Standard forContact Transient Methods of Measurement of Thermophysical Properties。