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激光法測量熱擴散系數(shù)原理

來源:西安夏溪電子科技有限公司   2014年06月27日 08:42  

嚴格來說,,閃光法(因為光源可以是激光,,有時候又稱作激光法)并不是測量導熱系數(shù)的方法,而是測量材料熱擴散系數(shù)的方法.

 

熱擴散系數(shù)測量原理

該方法使用激光或者疝燈脈沖均勻照射圓盤狀試樣的正面,,照射時間在毫秒級甚至更短;通過記錄樣品背面的溫度響應(yīng),,就可以得到試樣的熱物性,。其物理模型為,初始條件為在恒定溫度下,,樣品正面收到一個瞬間能量脈沖的作用,,是根據(jù)試樣的厚度、熱量從正面?zhèn)鬟f到背面所需的特征時間函數(shù)可以獲得試樣的熱擴散系數(shù),;根據(jù)比較法獲得被測樣品的比熱,,然后根據(jù)輸入的密度值,計算得到樣品的導熱系數(shù),。

 

比熱測量原理

利用閃光法測量比熱,,是基于比較法測定的。用比較法測定比熱容,,是將已知比熱容的標準樣品與待測樣品一起,,放在多樣品的閃光法熱擴散儀內(nèi),在相同條件下測定標準樣品和待測樣品,。假設(shè)標樣和待測樣品分別吸收到的脈沖輻射強度相同,,根據(jù)能量平衡方程式就可以求得待測樣品的比熱容:

Q = CpB×MB×ΔTB = CpX×MX×ΔTX

B 表示標樣,;

X 表示被測樣品;

其中,,MB,,MX 分別表示標樣和待測樣品的質(zhì)量;

ΔTB,,ΔTX 分別表示標樣和待測樣品收到激光輻照射之后的zui大溫升,;

 

用激光法測量比熱,有一個很重要的前提是,,被測樣品的結(jié)構(gòu),、表面特性、以及物理性質(zhì)必須與參考樣品非常接近,,否則將容易產(chǎn)生誤差,。

 

激光法獲得導熱系數(shù)

在閃光法獲得導熱系數(shù)的應(yīng)用中,對于公式

λ = α×ρ×Cp

式中,,材料的熱擴散系數(shù)由閃光法直接測量,;

材料的體積密度由其他方法測量或計算得到;

材料的比熱可以通過查找文獻,、其他方法測量或者同時利用閃光法方法測量得到,;

 

從上可以看出,用激光法獲得的導熱系數(shù)的準確度,,將很大程度取決于比熱,、密度的測量準確度。

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