高灵敏度热阻式热流计

本方案介绍了建筑行业中所使用的薄型热流传感器的校准测量技术，此技术符合ASTM C1130标准操作规程中的精度和偏差的规定。 本方案中采用直径1016毫米的防护热板法测量装置（依据ASTM C177）从10℃至50℃温度范围内对±13W/m^2范围内的热流密度进行校准。也选择采用了直径610毫米的热流计法测量装置（依据ASTM C518）对热流传感器进行校准。整个校准试验设计的目的是比较不同的测试方法，评价那些参数会影响传感器的输出，以及确定热流传感器输出与热流密度之间的函数关系。校准测试中采用了一家制造商的两种尺寸规格的热流传感器，对传感器的等效性和尺寸分组都进行了评价，以确定一个校准试验是否能满足所有传感器校准，还是需要针对不同热流传感器进行单独的校准。

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。

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。

本文特别针对圆柱形锂离子电池的径向导热系数，开展了测试方法研究。在不破坏电池和只有电池圆周外表面的边界条件下，分别采用了恒温和恒流两种测试方法建立了相应的测试模型和解析表达式，并通过有限元仿真来验证了测试模型和解析表达式的准确性，为测试仪器的设计提供了有效指导，为在其他规格锂电池热性能测试中的推广有重大意义。

热膨胀测试过程中，加热速率是一个重要试验设置参数，它直接影响热膨胀系数测量的准确性。本文展示了不同加热速率下对低锰钢材料样品的测试结果，直观显示了加热速率对平均线膨胀系数测试结果的影响。

包括了欧盟热导率标准参考材料BCR-724玻璃陶瓷（或Pyroceram 9606）证书和技术文件。此种标准材料既可以作为热导率测试标准参考材料，也可以作为热扩散率测试标准参考材料。

本文报道了基于厚度方向温度梯度的热阻型热流计的开发，并用这种热阻型热流计测量低导热材料的比热和导热系数。测量过程中，平板正方形试样两面都放置热流计，然后再采用一个加热器和热沉将被测试样夹持在中间构成测试仪器结构。试验时加热器按照一个恒定加热速率升温到一个固定温度并进行恒定控制，被测试样比热通过线性升温瞬态过程中的热量积累来获得，而导热系数则通过最终温度恒定状态测试数据获得。开发了一个特别程序来模拟测量过程和每个部件的影响，主要是研究侧向热损对测试结果的影响。通过此装置进行了一些典型材料测试，对测试结果进行了报道，并讨论了整个测试过程中的相关误差。

土壤热流密度很难进行准确测量，相应的土壤热流计板也很难进行校准。本文根据温度梯度和单独的导热系数测量对所研究的参考热流进行了计算。导热系数测量采用了瞬态探针法，当温度梯度测量精度优于1%时，此种方法的导热系数测量误差约为2%，这个结果是本研究工作的测试依据。将5种商品化的热流计板与这个参考热流相比较，试验证明这些热流计板具有明显的误差。1mm厚度的TNO PU 43T热流传感器具有最高的准确性，平均相对误差为4%。一种有前途的新型技术为在线校准技术，HUKSEFLUKS公司的HFP-01-SC圆片热流传感器采用了此种技术，试验证明这种传感器的误差为5%，在现场使用有很突出的优势。测试MIDDLETON CN3和TNO WS 31S热流传感器的相对误差达到近20%，而套环型热流计HUKSEFLUKS SH1则给出了更差的结果，这主要是由于它测试的是温度梯度而不是热流密度。这款热流计在进行了沙子导热系数修正后依然误差很大。对于所有被检的热流传感器，都是通过处于具有蒸发现象的瞬态条件下来获得相应的结论。 常用的Philip修正因子被证明并不十分精确，仅有一半本文所进行的试验中这种方法可以降低测量的相对误差，而其它时候反而会使误差更大。然而，这种修正做为一种工具在土壤热流传感器的设计中还是具有一定作用，并在修正幅度和测量误差之间存在一个正的相关性。

本文介绍了一种热流计装置的校准测量研究工作。本研究工作从1989年至1993年经历4年，采用相同的高密度玻璃纤维扳对热流计装置进行校准，共进行了73次测试，测试温度为室温24℃，试样厚度方向上的温度差分别选取为15℃、22℃和27℃。对每次测试中一组数据内的变化进行了检测以核实随机性、误差的正态频率分布所基于的假设是否正确，并考核数据的稳定性。已经证明多次测试的多组数据之间的变化很小，校准装置的校准因子在4年之内只有近1%量级的漂移。通过对测试数据之间变化的分析，确定了装置校准因子精度的间歇漂移。

从理论上来说，土壤热流变送器的校准，会受到变送器和校准介质之间导热系数和变送器几何形状的影响。本文对这些影响进行了研究，采用两种具有不同导热系数材质和几何形状的商品化土壤热流变送器，比较了这些参数对校准参数的影响。开发出一种理论校准公式并对此公式进行了评价。对两种类型共14个热流变送器采用稳态防护热板法在实验室内进行试验，所提供的热流密度变化范围为40～200W/m2，校准介质为导热系数变化范围为0.3～3W/mK的干燥饱和沙。其中一种热流变送器的平均校准因子要低于厂商数据12%，而理论预测值则更低于厂商数据26%～36%。其它类型热流变送器的平均校准因子则高于厂商数据7%，而理论预测值高于常数数据1%～11%。计算后的几何因子对圆形变送器为1.07，对正方形变送器为0.89，这些几何因子都小于理论值1.70，但与以往文献中报道的试验值范围1.02～1.31相近。

热流计（heat flow meter—HFM）技术在防隔热材料的表观导热系数快速和可靠测量中应用十分广泛，在英国和爱尔兰有着大量不同尺寸和形式的热流计，这些热流计多数归属于防隔热材料生产商的质量保证部门和研究实验室。随着欧洲法律要求生产厂商公布产品的热性能数值，英国国家物理实验室（NPL）为此在英国和爱尔兰范围内组织了一次比对试验以评估工业用热流计测量的可比性和准确性，目的是帮助建立测量的一致性。 在此次比对试验中，共评定了17个热流计装置，评定装置采用了保护热板法测量装置以提供导热系数数值基线。在10℃和23℃温度下，采用了发泡聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯和高密度岩石纤维板三种材料各两种厚度试样进行了评定测量。除了少数例外，大多数测量结果都在±5%偏差范围内。在总共154个数据点中，69%的数据点位于±3%偏差范围内，50%的数据点位于±2%偏差范围内。由于校准原因和平衡时间变化所带来的测量偏差本文进行了讨论，并对今后进一步降低测量不确定给出了建议。

针对目前国内外针对空间用VPX机箱与板卡紧固结构接触热阻测试技术和手段，分析了现有测试技术中存在的严重问题，并提出了相应解决方案。