稳态护热板法导热系数测定仪

本文详细分析了目前稳态法（防护热板法和热流计法）测量真空绝热材料（真空绝热板和真空玻璃）导热系数中存在的技术难度，介绍了国外在提高测量精度方面所做的有意尝试和研究，结合热流计高精度校准技术的突破，展示了高精度准确测量真空绝热材料的实施途径，简单介绍了真正能在绝热材料产品生产和品控中灵活应用的导热系数测量装置。

常用的真空隔热材料主要包括真空玻璃和真空绝热板（VIP），针对真空隔热材料热性能的在线检测技术，本文综述了国内外的研究现状，讨论了各种在线检测技术的特点和存在问题，并在国内外现有技术基础上提出了一种新型的动态热流法测试技术，介绍了一种便携式探头结构的快速在线检测技术方案。

本文摘自意大利国家计量院ISTITUTO NAZIONALE DI RICERCA METROLOGICA（INRiM）在2013年发布的年度报告。文中主要介绍了校准建筑节能监测用热流计的参考装置，以及装置的设计和热流计校准过程。通过此热流计校准的参考装置以实现热流计校准的规范性和标准化。

防护热板法导热系数测试方法是目前保温隔热材料常用的一种测试方法，也是目前测量精度最高的测试方法，相应的防护热板法导热系数测试仪器和设备也常被用作一种导热系数标准测试仪器。为了评估防护热板法导热系数测试仪器和设备，必须要进行相应的测量不确定度分析。由于这种测试设备非常复杂，相应的不确定度分析包含了众多的内容，为了便于不确定度分析的应用，本文参考了NIST的防护热板法测量不确定度分析过程，详细的列出了具体分析步骤和内容。

在各种瞬态和稳态导热系数测试方法中一般都需要矩形或正方形平板状试样，但这些平板状试样的尺寸都比较大，无法用一般的千分尺和卡尺直接进行测量。本视频就是英国国家物理实验室关于准确测量较大尺寸平板状试样厚度的培训视频教程，以能准确测量试样厚度和评价被测试样厚度的均匀性是否满足测试要求。

在各种瞬态和稳态导热系数测试方法中一般都需要矩形或正方形平板状试样，并对试样的平整度有一定的要求。为了准确的评判试样的平整度是否满足要求，需要对试样的平整度进行测量和考核。本视频就是英国国家物理实验室关于平整度测量和考核的培训视频教程，以能准确评价被测试样是否满足测试要求。

针对金属泡沫和多孔金属材料热导率测试，本文介绍和分析了常用的各种测试方法，选择了热流计法作为金属泡沫和多孔金属材料热导率测试的适合方法，提出了热流计法测试过程中测量准确性的保障措施，同时针对热流计法的不足，提出了一种新型绝对瞬态法（热波法）。热波法具有更高的测试精度、宽热导率和温度测试范围、样品形式多样以及测试仪器低造价的特点。

本文针对低温用绝热材料/系统的热性能测试，基于ASTM C1774标准指南，综合目前国际上基于低温稳态护热技术的文献报道和测试设备，介绍了各种低温绝热材料热性能的测试方法和相应测试设备，为今后国内相应低温绝热材料热性能测试方法和测试设备的建立和改进提供参考。

随着氢能源汽车的快速发展，液氢储运将大规模出现在商业应用中，被动防热中的绝热材料和系统是决定液氢储运经济性和安全性的重要因素。本文介绍了目前液氢储运中候选的几类绝热材料/系统，介绍了它们各自的特点及其热性能。

本文针对圆柱形锂离子电池整体导热系数测试方法，评论性概述了近些年的文献报道，研究分析了导热系数测试方法的特点，总结了圆柱形锂电池各向异性导热系数测试中存在的问题和面临的挑战，从热分析仪器市场化角度提出了迎接这些挑战的技术途径和新方法。

在当下材料性能测试领域还存在这大量“无能之错”，尽管在人、机、料、法、环方面做了大量努力，但还是存在着缺少具体操作手册这一具体环境，缺少操作人员如何在众多机、料、法、环中做出正确选择和操作的指导。这个重要环节的补充，需要发挥全领域的力量，建立材料性能检测试验操作清单和数据库类型的操作手册。这种操作清单不是一个简单的操作流程的罗列，而是一种思维和行为方式的改变，需要集思广益、形成体系、不断迭代，才能真正将材料性能检测试验持续、正确、安全的做好。

对于运载火箭低温绝热贮箱，特别是针对温度极低和危险性极大的液氢推进剂，如何准确测量贮箱绝热材料热导率面临着诸多严峻挑战，如液氢安全性、大温差多种传热方式共存、地面及空间使用条件和测试设备造价等。本文详细介绍这些技术难题，并提出了解决这些难题且具有高可靠性和低成本性的技术方案。

针对防护热板法单样品和双样品这两张测量模式的导热仪，从热损防护角度定性的详细介绍了这两种测量模式的区别、工程实现难度和适用范围。同时还介绍了判断防护热板法导热仪在护热方面是否标准规范以及测试能力的几个条件。

本文针对高温下存在热化学反应的烧蚀防热材料，提出一种新型测试方法——恒定加热速率法，以期准确测试烧蚀防热材料的高温热物理性能，由此得到烧蚀防热材料在热化学反应过程中的热导率、热扩散率和比热容随温度的变化曲线。

针对气凝胶高效隔热材料低导热系数测试中存在的测试方法选择不合理、测试设备精度不高和测试条件偏离使用条件等问题，本文分析了目前气凝胶隔热材料热导率测试的常用方法及其适用范围，列举了各种测试方法的测试极限以及不合理使用的具体案例，重点介绍了实现低热导率准确测量的注意事项和具体措施，最后提出了今后进一步提高测量精度的改进方向。

针对目前隔热材料导热系数测试中存在的使用条件和测试条件不一致，以及隔热材料导热系数测试方法选择不合理的问题，本文对低密度隔热材料导热系数测试技术进行了分析，介绍了等效导热系数和导热系数基本概念，介绍了如何选择合理的测试方法，并用试验测试数据验证了不同测试方法所得的等效导热系数和导热系数之间的差异。

针对各种柔性和刚性隔热材料对变温和变真空环境下热物理性能参数的测试要求，本文介绍了采用准稳态法ASTM E2584 进行的测试系统初步设计方案，拟实现的高低温测试温度范围为-180~1500℃，真空度范围为0.05Pa~0.1MPa，样品尺寸为300mm×300mm×50mm，可实现导热系数、热扩散系数和比热容三个热物理性能参数的快速连续测量，并同时可通过热扩散系数的连续测量确定复合材料的固化度及优化固化工艺。

本文报道1999～2001年期间欧盟举办的几个欧洲国家研究机构防护热板法热性能测量装置之间的比对试验。比对试验采用了EN 1946-2和IRMM 440参考材料，共邀请了比利时、法国、瑞士、德国、英国和瑞典六个国家的八个实验室参加了此次比对测试。

描述了测量树脂基复合材料导热系数测量过程中稳态法和激光脉冲法的选择，建议选择稳态法进行导热系数测量更准确。

薄的织物和隔热材料的逐渐广泛应用，使得现有各种测试方法已经无法满足这些材料导热系数和热阻准确测试的要求。本文详细介绍了现阶段对这些低导热薄材料热导率测试中存在的错误现象，从测试方法方面分析造成这些问题的原因，为今后准确测量提供参考和借鉴。

水流量平板法是目前常用的耐火材料导热系数测试方法，相应的导热仪具有测试温度高、大温差测量、结构合理简单、造价便宜和操作方便等突出优点，国内外用户众多，但存在的致命问题是测量低导热系数的隔热材料时误差巨大。针对水流量平板法导热仪，本文提出了一种改造升级方案，即采用一种高精度量热计技术代替现有的水量热计，彻底解决测量误差大的难题，在保留原有水流量平板法导热仪众多优势的前提下，实现导热系数测量精度大幅提高和测试时间大幅缩短，以满足各种高温隔热材料的低导热系数快速准确测量需求。

本文针对客户提出改进保护热板法导热仪测量精度和测试规范性的要求，给出了防护热板法导热仪升级改造技术方案。升级改造方案主要包括三方面的内容，一是采用超高精度双通道PID控制器分别用于控制计量单元和护热单元温度，二是计量单元和护热单元温度控制采用无超调PID控制，三是采用多只热电偶构成的高灵敏度温差热电堆。通过此升级改造，可大幅度提高保护热板法导热仪的测量精度和测试规范性。

本文将针对上述防护热板法计量单元电功率精密控制中存在的问题，进行详细分析，并提出相应的解决方案。解决方案的基本内容是升级换代现有的工业用PID控制器，将PID控制器的模数转换（A/D）精度提高到24位，数模转换（D/A）精度提高到16位，增加浮点运算位数并将最小控制输出百分比（OP）提高到0.01%。通过此新一代工业用双通道超高精度PID控制器，可轻松将防护热板法计量单元电功率的准确度控制在0.1%以内，第二通道可以用于护热单元或冷板的温度跟踪和控制。同时，新一代PID控制器还保留了工业用PID控制器的常用规格尺寸，并具有很好的性价比。

针对气凝胶和超级绝热材料（VIP）等超低导热系数材料的测试，常用的稳态法热导仪往往会在测量精度和灵敏度方面表现出不足。为考核稳态法导热仪的超低导热系数测试能力，本文提出了一种简便可行的考核方法，通过对一系列不同厚度的样品进行导热系数测试，最终根据导热系数随厚度的变化来判断和考核稳态法热导仪的导热系数测试下限，以准确掌握稳态法导热仪的测试能力，为正确使用和改进导热仪提供参考和指导。

本文主要针对超低导热系数和大热阻样品材料，如各种真空绝热板、多层防辐射屏隔热材料和大厚度多层复合隔热材料等，同时考虑单样品和双样品两种测量模式，设计计算了防护热板法装置对温度不平衡传感器的灵敏度要求，并最终给出设计指标和相应的技术改进。

为了彻底深入了解防护热板法导热系数测试过程中国际标准方法ISO 8302和A-S-T-M C177对热稳定测试间隔时间的界定，本文从热时间常数的定义着手，进行了详细的推导，揭示出热时间常数的物理意义以及防护热板法热稳定性判断的整个详细过程，通过此详细过程的结果指出国际标准ISO 8302和国家标准中存GB/T 10294在的错误，并对国际标准中的热时间常数经验公式进行了修正，最后采用MapleSim仿真模拟计算结果验证了修正公式的正确性。

本文介绍了近场热辐射基本概念，并针对两平板之间的近场热辐射测试，介绍了经典导热系数保护热板测试方法在近场热辐射表征中的应用。

本文针对测试定形相变材料热性能的ASTM C1784动态热流计法（DHFM），采用基于Modelica语言的SimulationX软件，建立测试热焓和比热容的模拟仿真模型，对测试方法开展更深入的研究。通过对不锈钢和沙子样品材料的测试模拟仿真，优化了试验参数，使得动态热流计法更容易被理解、掌握和推广应用。

在各种高精度控制过程中往往会采用高精度的传感器、测试仪器和控制源，但在实际高精度控制过程中，如超高精度温度控制过程，虽然采用了铂电阻、热敏电阻甚至石英型这类高精度温度传感器，但由于使用了测量精度较低的各种PID控制器，往往会造成控制精度很低，因此控制过程中传感器信号的测量精度往往决定了最终控制精度。 如果采用测量精度很高的测试仪表，如各种六位半和七位半高精度繁用表，但这类超高精度仪表自身又不带PID闭环控制功能，往往使得高精度控制很难实现。 本文针对高精度控制中的问题，介绍了采用各种高精度多功能测试仪表和源表，结合LABVIEW软件来实现超高精度的PID自动控制。