电缆耐火性能检测仪

电缆故障检测仪是一种用于检测电缆系统中各种问题和故障的设备，它在电力、通信、工业以及建筑等领域具有广泛的应用。以下是电缆故障检测仪的一些主要用途：　　故障定位： 电缆故障检测仪可以帮助定位电缆系统中的故障，包括短路、开路、绝缘损坏等。通过测量电缆的电阻、电容、导通性等参数，可以确定故障点的位置，以便进行修复。　　绝缘质量评估： 电缆绝缘的质量对系统的可靠性至关重要。检测仪可以评估电缆绝缘的质量，以确保其在长期运行中不会出现问题。　　局部放电检测： 局部放电是电缆故障的早期指标之一，可以导致绝缘材料的损坏。电缆故障检测仪可以检测和监测局部放电，有助于及早发现问题并采取预防措施。　　电缆长度测量： 有时需要确定电缆的长度，以规划安装或维护工作。电缆故障检测仪可以用于测量电缆的长度。　　电缆类型识别： 在一些情况下，需要确定电缆的类型和规格，以确保正确选择配件或进行维护。检测仪可以帮助识别电缆的参数。　　负荷能力评估： 电缆系统的负荷能力与其健康状况密切相关。检测仪可以帮助评估电缆系统的负荷能力，以确保其可以安全地承受负荷。　　预防性维护： 通过定期使用电缆故障检测仪来监测电缆系统的状态，可以采取预防性维护措施，减少故障和停机时间。　　总的来说，电缆故障检测仪在维护和管理电缆系统方面起着重要作用，可以提高系统的可靠性，降低维护成本，并确保电力、通信和其他领域的正常运行。[img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310071022369738_1039_5604214_3.png!w690x690.jpg[/img]

垂直水平燃烧测试仪，又叫燃烧试验箱，主要用于测定塑料、橡胶或薄膜在规定火源下燃烧性能，以判断其耐火等级。适用于检验和评定塑料材料的燃烧特性。1、工作原理夹住矩形条状试验样品的一端，使样品呈水平或垂直状态，自由端则与规定的试验火焰接触。 用测量线性燃烧率的方法评定被水平支撑的条状样品燃烧特性；用测量余焰和余灼时间、火焰微粒的燃烧程度和滴落程度的方法评定被垂直支撑的条状样品的燃烧特性。2、用途适用于电工电子产品家用电器的部件，零件和元件，如：电线电缆,家用电器的绝缘外壳、开关面板、印刷电路板以及绝缘材料等，实现对设备和器具部件材料的可燃性能试验。适用于UL-94之V-0、V-1、V-2级等材料的可燃性进行定级评定。3、应用领域广泛应用于照明设备、低压电器、家用电器、机床电器、电机、电动工具、电子仪器、电工仪表、电气连接件和辅件等电工电子产品及其组件部件的研究、生产和质检部门，也适用于绝缘材料、工程塑料或其它固体可燃材料行业。4、特点◇ 玻璃观测窗，美观大方；便于观测试样燃烧状态；◇ 试验箱体 0.5m3，确保试验有充足空气供应；◇ 试验箱由试验部分和控制部分组成，采用一体化设计，方便现场安装和调试；◇ 先进工业外观设计、试验操作考虑人体工学设计，便于触及试样、燃烧器拉杆设计，易于操作；◇ 夹具为水平燃烧及垂直燃烧一体化设计；操作方便；节省空间；◇ 样品夹支架可上下、左右调节，燃烧座可前后调节，调节行程均大于300mm；◇ 试验程序手动控制，左右及上下移动自动控制，独立抽风；◇ 箱体内外不锈钢材质，火焰高度标尺304不锈钢材质，经久耐用；[img=,371,689]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211241431550067_7286_5568994_3.png!w371x689.jpg[/img]【英徕铂】英徕铂ENLAB，物性检测仪器品牌，为国内市场提供数百种物性检测仪器，为科研工作者提供检测仪器解决方案与服务

[size=16px]　　电火花检测仪(Electric Spark Tester)是一种用于检测绝缘材料或涂层上的电击穿或电火花现象的仪器。它通常用于各种应用中，以检测绝缘性能和质量控制。电火花检测仪可以用来检测以下内容：　　绝缘材料的缺陷：电火花检测仪可以检测绝缘材料(如电缆、塑料、橡胶等)上的任何潜在缺陷，例如孔洞、裂纹、气泡或不均匀的绝缘。　　涂层的质量：在涂层应用中，电火花检测仪可用于检测涂层的均匀性和完整性。它可以帮助检测到涂层上的任何破损或涂层缺陷。　　电缆和线路质量控制：电火花检测仪可用于检测电缆和导线中的绝缘问题，以确保电缆在使用过程中不会发生电击穿或故障。　　包装材料：它还可以用于检测包装材料的绝缘性能，以确保包装在运输和存储过程中不会受到静电放电或其他问题的影响。　　金属和非金属材料：电火花检测仪可用于金属和非金属材料的检测，以验证其绝缘性和质量。　　电火花检测仪工作原理是在测试对象的表面施加高电压，并监测是否出现电火花放电。如果电火花放电发生，通常意味着在测试区域存在绝缘问题或缺陷。这种技术对于质量控制和维护绝缘性能至关重要，特别是在电缆制造、涂层应用和电子设备制造等领域。电火花检测仪可以帮助识别潜在的安全隐患和质量问题，以便采取适当的措施。[img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311081021266757_7540_6098850_3.jpg!w690x690.jpg[/img][/size]

[img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310080926508979_5830_5604214_3.jpg!w690x690.jpg[/img]　　电火花检测仪是一种用于检测电路中的故障或问题的工具，主要用于电气工程和电子维修领域。它的主要用途包括：　　电路故障检测：电火花检测仪可以帮助确定电路中的断路、短路、接地问题或其他电气故障，从而迅速排除故障。　　电缆测试：用于测试电缆的完整性和性能，以确保电缆在传输信号或电力时没有问题。　　电阻测试：用于测量电路中的电阻值，以确保电路中的电子元件正常工作。　　端子板测试：用于检查电子设备的端子板上的连接是否正确，以防止错误连接或短路。　　开关和继电器测试：用于测试开关和继电器的工作状态，以确保它们能够按照预期进行切换和控制。　　电子元件测试：用于测试电子元件(例如二极管、晶体管、电容器等)的性能和工作状态。　　电源测试：用于测试电源电压、电流和波形，以确保电源提供稳定的电力。　　地线测试：用于检查接地系统的有效性，以确保电路的安全性。　　火花检测：用于检测高压系统中可能出现的火花或击穿，以预防火灾或电击危险。　　故障诊断：通过捕获和分析电路中的异常信号，帮助工程师确定故障的根本原因，并进行修复。　　总的来说，电火花检测仪是一个多功能的工具，用于确保电路和电子设备的正常运行，以提高电气安全性和性能。不同类型的电火花检测仪可能具有不同的功能和用途，根据需要选择适合的型号。

XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统1、引言随着现代工业化产业的蓬勃发展，设备自动化管理水平的提高，电缆用量越来越多。由于运行的电力电缆长度密度增加，其电力电缆火灾事故的发生率也相应增大。电力电缆的安全运行已经成为用电单位的重要指标。为进一步落实“坚持预防为主，落实安全措施，确保安全生产”的要求，完善各项反事故措施，更好地推动电力安全生产，有目标、有重点地防止电力生产重大恶性事故的发生，国家电力公司颁布了《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（国电发589号）。原文1.1.11条款明确要求“对电缆中间头定期测温”，以防止发生电缆沟重大火灾事故。电力企业按照“关于贯彻落实《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》的通知（发输电发125号）”中明确提出“为了预防电缆中间接头爆破和防止电缆火灾事故扩大，可加装电缆中间接头温度在线监测和烟感报警系统。对电缆中间接头温度实施在线监测，可根据温度变化来判定接头是否存在爆破的可能性，起到对电缆接头爆破早期预警的作用；烟感报警系统可即时发现火情，避免事故扩大。”本系统就是从分析电缆火灾原因入手，抓住电缆火灾的基本特征开发研制的。2、系统简介2－1 系统概述：XSJ-2000型电缆、电缆头温度在线监测系统,采用了当今先进的总线通讯技术、微处理器技术、数字化点温、线温传感技术、离子感烟技术。独创设计的低温、强电场、潮湿环境运行技术。该系统的开发研制均在电缆隧道内经多次反复试验攻关才得以完善，避免了电缆隧道内强大电场的干扰，完整安全地把数据传送至监视终端，因此，该系统是一种高可靠性的分布式电缆、电缆头温度在线监测系统。该系统具有良好的计算机界面，可显示电缆沟电缆隧道分布模拟图、电缆及电缆头运行温度及温度曲线、显示传感器所监测的实际位置，当运行中电缆、电缆头温度出现异常时，显示画面及事故音响同时出现，可通过计算机的电缆隧道模拟图上直接查看，并能迅速准确地判断出发生故障的实际位置，很大程度地提高了电缆运行的可靠性及技术管理水平。2－2 连续的温度测量显示 通过对电缆头、电缆本身的连续温度测量，能够预测电缆设备本身的故障趋势，及时提供故障部位，实现设备的状态检修，避免发生重大事故。2－3 烟雾检测 做为系统的一种辅助监测措施，离子型感烟装置能够检测电缆隧道中的烟雾。这种烟雾是由于电缆发热烧损绝缘层而产生的，通过离子感烟器启动数据采集器的继电器可以控制电缆隧道内防火门的自动关闭，隔离火灾的蔓延，减小火灾事故造成的损失。2－4 通讯接口标准化 为了与其它系统更好地连接，本系统采用标准通讯接口和通讯协议：RS－485和ETHERNET IEEE802.3规范，支持IPX及TCP/IP协议，由于采用ETHERNET标准，系统可与管理网互连。(可选)2－5 隔离、耐高压及工作温度◆ 现场智能数据采集器与通讯总线采用完全隔离措施，能经受的电压冲击典型值为1500VRMS/分钟或2000VRMS/秒◆ 温度传感器可经受ESD ±10000V高压，工作温度为-55℃～+125℃，测量误差是0.5℃，分辨率达到0.1℃◆ 工作环境温度：-35℃--+85℃2－6 质量认证及鉴定标准◆ 离子烟雾传感器具有UL(美国)认证，并通过中国消防局鉴定◆ 温度传感器通过Meets UL#913(4th Edit)◆ 本系统部件均通过ISO－9001 Certified◆ 数据通讯校验标准：CRC纠错◆ 国家消防电子产品质量监督检验中心认证 通信接口及电缆符合下列规范： IEEE(美国电气和电子工程协会)ANSI IEEE802.3。 UL(美国保险商实验室)UL44橡胶导线、电缆的安全标准。数据采集模块是接收、管理、转换其所在范围内的智能温度传感器、离子感烟探头和测温电缆的数据进行上传，数据通讯采用CRC16和CRC8纠错校验，以保证系统能在恶劣环境下可靠运行。配合光缆使用，传输距离可达几十公里。 CL-IV型数据采集器可同时挂接20个T1001智能温度传感器、8个离子感烟探测器，所辖范围为100米半径，或者挂接200米WAB智能测温电缆。安装位置在所带设备的中心电缆隧道的墙壁上。具有独立显示温度的功能，能够极大方便现场故障的定位及维护。本传感器是数字化温度传感器与总线接口的集成，具有体积小、抗干扰能力强等优点。本传感器可经受ESD(10000V)的高压，安装在电缆头压接管绝缘外侧防爆盒内或电缆密集处。◆ WAB智能测温电缆：实时测量动力电缆运行温度，可以沿电缆走向进行铺设，每根测温电缆长度为100米。适合电缆测温、电缆敷设密集的地方。用于检测电缆绝缘受热及燃烧时产生的化学气体（有色或无色）。这是采用红外或非离子型感烟探头所无法实现的。3－5 现场总线接口及操作监视站ACCESS模块总线将操作监视站与分布于现场的数据采集器连接起来。它可以采用双绞线和光纤的混合布线方式，当采用双绞线布线方式时，系统的基本通讯距离1500m，其隔离方式为双隔离浮动总线技术，单级隔离电压为3500VDC，总隔离电压高达7000VDC；当采用光纤布线方式时，其功能是增加网络覆盖范围，单模光纤的通讯距离超过3000m，并能够提供超过1000Kv的隔离电压。这一设计主要应用于6Kv以上的高电压电缆监测，有效地防止了电缆沟内的高电压串入操作监视站，并造成人员和设备的损伤。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/10/201210291515_400001_2519986_3.jpg

为贯彻落实国务院《质量发展纲要》，更好的落实总局科技兴检战略，提高检验检测技术装备的相互学习促进检验检测技术与装备的推广应用，增强设备生产研发单位的自主创新能力和市场竞争力，中国出入境检验检疫协会在“第二届国际检验检测技术与装备博览会”期间举办“纺织检测仪器性能竞赛活动”。梅特勒-托利多公司应邀参加此次竞赛。食品检测仪器及纺织检测仪器性能竞赛活动是本届“检博会”全新推出、备受关注的亮点活动之一。展会现场，评审专家现场紧密而细致的对评测标准对竞赛结果进行了评审，有关领导也莅临活动现场走访。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/08/201408081414_509619_271_3.jpg上图：全国政协委员、检验(检测)检疫学会会长 魏传忠参观竞赛现场“纺织检测仪器性能竞赛——pH计竞赛”决赛在“检博会”现场进行，梅特勒-托利多SevenCompact S220 pH计秉着优异的性能进入决赛。据介绍，此次竞赛是按照JJG-2005《实验室pH(酸度)计计量检定规程》，分别对结果获得时间、仪器示值误差、仪器示值重复性、操作速度等指标进行考核。评审专家现场根据评测标准对竞赛结果进行评审并给出综合得分。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/08/201408081414_509620_271_3.jpg上图：纺织检测仪器性能竞赛现场专家评审最终梅特勒-托利多参赛仪器Seven Excellence S400/0.001在第二届国际检验检测技术与装备博览会“检验仪器性能竞赛”中获得银奖；Seven Compact S220/0.001在第二届国际检验检测技术与装备博览会“检验仪器性能竞赛”中获得参与奖。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/08/201408081415_509621_271_3.jpg上图：Seven Excellence S400/0.001在第二届国际检验检测技术与装备博览会“检验仪器性能竞赛”中获得银奖 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/08/201408081415_509622_271_3.jpg上图：Seven Compact S220/0.001在第二届国际检验检测技术与装备博览会“检验仪器性能竞赛”中获得参与奖附录：S400 Seven Excellence™ pH/mV 测量仪及S220 Seven Compact™ pH/离子计Seven Excellence™操作便捷，易于理解，并提供高度的测量精确性和出色的灵活性。仪表具有电容式触摸屏和 7 英寸超大显示屏，操作非常直观，并且提供 10 种语言菜单。该仪表可高效地用于各种复杂的应用并且符合监管环境严苛的要求，同时还可为实验室常规测量任务增值。Seven Excellence™ 系列共有 4种不同的预配置型号，其中每种都可随时进行模块化扩展，以便添加测量参数。 所包含的电极支架进行完全垂直的uPlace™移动，可帮助您将电极置于对您的样品产生最佳效果的位置。 这就能够进行更快地测量，并降低样品容器翻倒或者电极损坏的风险。 l 便捷的触摸屏操作–易于掌握，快速使用l 10 种语言的菜单指导–用户友好的操作l 井然有序的大彩色显示屏–信息一目了然l 可随时扩展模块–高度灵活性l 可连接多种外围设备–高效l 智能电极管理–避免各种错误，令人高枕无忧l 包括 EQPac 在内的全方位服务–[/fo

[table][tr][td][color=#ff0000]摘要：本文针对耐火隔热材料导热系数测试中的大温差和小温差这两类主流测试方法，明确了有效导热系数和真导热系数的定义，首次详细描述了这两个参数之间的关系、区别和详细转换方法，明确了这两类主流测试方法的适应范围，从而便于在耐火隔热材料性能评价中选择合适的测试方法，有利于对耐火隔热材料的隔热性能做出准确测试评价，从而保证对隔热材料及结构的正确选择和设计。[/color][/td][/tr][/table]关键词：耐火材料、隔热材料、有效导热系数、真导热系数、导热系数、大温差、测试方法[align=center][b][color=#3333ff]注：文中有大量公式，但不便在网页中进行完整显示。本文的PDF格式完整版本，已在本文的结尾处附上。[/color][/b][/align][b][color=#ff0000]1. 引言[/color][/b] 导热系数是评价和使用耐火隔热材料的关键参数，但在实际测试和应用中还存在许多困惑和误区。 耐火隔热材料在实际高温条件下使用时多为板材和管材，隔热材料大多处于一个受热面和背热面温度相差巨大的热环境中。而在材料样品导热系数具体测试中，有些是在模拟实际使用热环境的大温差条件下进行测量，而有些则是在很小温差、甚至没有温差的条件下进行测量，不同的测量导致所得到的结果相差很大，这给耐火隔热材料的性能评价和使用带来很大困扰。 由于技术上的局限性和测试及验证手段不足等原因，耐火隔热材料行业多年来一致对耐火隔热材料导热系数测试方法缺乏准确的理解，对哪种测试方法更能准确表征耐火隔热材料性能并不明确，由此造成测试方法混杂和乱用的现象，使得很多隔热结构设计人员在耐火隔热材料的性能评价和选材中不知该用哪种测试方法，经常会出现误导现象，甚至导致工程应用中出现漏热等重大事故。 为了满足耐火隔热材料在实际工程中的应用，加强对耐火隔热材料导热系数测试的准确了解，规范耐热隔热材料导热系数测试方法的选择，本文首次将耐火材料导热系数测试方法，按照测试过程中样品一维热流方向上的大温差和小温差进行分类，由此分别定义出有效导热系数和真导热系数。通过对这两种导热系数分析、计算和验证，展示出这两种导热系数的区别、相互关系以及可转化性，明确如何正确选择耐火隔热材料测试方法，明确如何正确描述和表达耐火隔热材料的隔热性能，由此实现耐火隔热材料测试评价和选材的规范性。[color=#ff0000][b]2. 耐火隔热材料导热系数主要测试方法和设备2.1. 测试方法[/b][/color] 材料导热系数测试方法主要分为稳态法和瞬态法，对于耐火隔热材料的导热系数测试而言也是如此。但由于耐火隔热材料一般都是在高温下使用，所以相应的测试方法也需要满足高温要求。由此，目前国内外也仅有限几种方法可用于耐火隔热材料高温条件下的导热系数测试，如图 2‑ 1所示。[align=center][img=,500,156]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142042533218_8908_3384_3.png!w690x216.jpg[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图2‑ 1 耐火隔热材料高温导热系数测试方法分类[/color][/align] 采用以上测试方法进行耐火隔热材料的测试设备如下：[color=#ff0000][b]2.2. 测试设备2.2.1. 稳态热流计法高温导热系数测试仪器[/b][/color] 稳态热流计法高温导热系数测试仪器依据GB/ T 10295、ASTM C201和ASTM C518标准测试方法，是一种标准的稳态法导热系数测试设备。稳态热流计法高温导热系数测量原理如图 2‑ 2所示，当水平放置的被测平板状样品上下热面和冷面处在恒定温度时，在被测样品的中心区域和热流测量装置的中心区域会建立起类似于无限大平板中存在的一维稳态热流。通过测量热流密度、试样的热面和冷面温度以及试样厚度则可获得被测试样的导热系数。稳态热流计法高温导热系数测试仪器图 2‑ 3所示。[align=center][img=,690,389]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142044227159_7689_3384_3.png!w690x389.jpg[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图2‑ 2 热流计法高温导热系数测量装置原理图[/color][/align][align=center][color=#ff0000][img=,690,535]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142044416555_2241_3384_3.jpg!w690x535.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图2‑ 3 上海依阳公司热流计法高温导热仪[/color][/align] 与其它测试方法相比，稳态热流计法高温导热系数测试方法及其仪器最显著特点就是测试条件可以模拟耐火隔热材料在各种实际工程中的应用环境，稳态热流计法是目前唯一能模拟出实际工程隔热环境的测试方法，在被测样品上能够建立起工程实际应用中的隔热大温差，即温度样品冷面可以控制在室温～50℃以下，而样品热面温度则可以达到1500℃以上的高温。[b][color=#ff0000]2.2.2. 稳态保护热板法中温导热系数测试仪器[/color][/b] 稳态保护热板法导热系数测试仪器依据GB/T 10294和ASTM C177标准测试方法，是一种标准的稳态法导热系数测试设备。稳态保护热板法导热系数测试原理如图 2‑ 4所示。保护热板法有单样品和双样品之分，样品置于加热板上，样品2/3尺寸大小的热板内布置用于量热的加热丝，其它尺寸外缘部分布置防护加热丝，并有隔离缝，下部是辅助防护加热，这样热板部分的发热量通过样品形成一维稳态热流，均作为热流密度的计算量，因此保护热板法是一种绝对方法。稳态保护热板法高温导热系数测试仪器如图 2‑ 5所示。[align=center][img=,516,301]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142045185716_9092_3384_3.jpg!w516x301.jpg[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图2‑ 4 单样品防护热板法测量原理图[/color][/align][align=center][color=#ff0000][img=,441,486]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142045307632_8761_3384_3.jpg!w441x486.jpg[/img][/color][/align][color=#ff0000][/color][align=center]图2‑ 5 德国耐驰公司高温保护热板法分析仪[/align] 稳态保护热板法高温导热系数测试方法及其仪器最显著特点就是其测量精度最好，常用于计量和校准标准材料和其它测试仪器，被测样品冷热面温差小，最大不超过50℃，但保护热板法测试仪器用于耐火保温材料导热系数测试中的最大问题是测试温度不高，样品热面温度最高只能达到600℃。[b][color=#ff0000]2.2.3. 准稳态高温导热系数测试仪器[/color][/b] 准稳态导热系数测试技术是一种新型测试方法，准稳态高温导热系数测试仪器依据ASTM E2584标准测试方法。准稳态法是一种介于稳态法和瞬态法之间的一种测试方法，准稳态导热系数测试原理如图 2‑ 6所示。[align=center][img=,560,370]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142046135293_9233_3384_3.png!w690x457.jpg[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 6 准稳态法导热系数测量原理图[/color][/align] 准稳态法采用的是一维热流加热方式，被测平板状样品在被加热或冷却到一定阶段后，通过试样的热流速度将达到一个缓慢变化状态，也就是准稳态状态，由此可以测量样品在加热和冷却过程中热流随时间的变化速度，，通过得到的准稳态条件下的热流和温度变化测试数据，可以准确计算出被测材料的热扩散系数、热容、热焓和导热系数。准稳态法高温导热系数测试仪器如图 2‑ 7所示。[align=center][img=,500,578]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142047447306_5655_3384_3.png!w690x798.jpg[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 7 上海依阳公司准稳态法高温导热仪[/color][/align] 从原理上讲准稳态法是一种大温差形式的动态测试方法，在试验过程中的测量参数都是试样表面温度变化，不涉及到材料的内部变化，而是将材料的内部变化都看成为一个等效传热过程，因此这种方法可以用于材料在具有相变和化学反应过程中的有效热扩散系数、热容、热焓和有效导热系数测量。准稳态法的另外一个突出优点在于大大缩短了测试周期，基本可在36小时内测试得到一条有效导热系数随温度的变化曲线。[b][color=#ff0000]2.2.4. 瞬态热线法高温导热系数测试仪器[/color][/b] 瞬态热线法导热系数测试仪器依据GB/T 5990和ASTM C1133标准测试方法，是一种标准的瞬态法导热系数测试设备。瞬态热线法导热系数测试原理如图 2‑ 8所示。[align=center][img=,475,359]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142048251129_5443_3384_3.jpg!w475x359.jpg[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 8 热线法导热仪结构原理图[/color][/align] 热线法是在样品（通常为大的块状样品）中插入一根热线。测试时，在热线上施加一个恒定的加热功率，使其温度上升。测量热线本身或与热线相隔一定距离的平板的温度随时间上升的关系。热线法高温导热系数测试仪器如图 2‑ 9所示。[align=center][img=,690,555]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142048505870_3628_3384_3.jpg!w690x555.jpg[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图2‑ 9 美国TA公司热线法高温导热仪[/color][/align] 瞬态热线法高温导热系数测试方法及其仪器最显著特点就是仪器结构简单和测试温度高，可以轻松实现1400℃下的高温测试，这也是过去常用的耐火隔热材料导热系数测试方法和仪器。 与上述稳态测试方法相比，瞬态热线法高温导热系数测试方法及其仪器在测试过程中要求被测样品整体温度达到均匀一致后再进行测量，所以瞬态热线法是一种无温差的测试方法。由于热线法中的热线很细，热线通电加热后热量向热线的径向方法传播，所以热线法测量的是样品整体导热系数而没有方向性，所以热线法要求被测样品由各向同性材质制成。[b][color=#ff0000]2.2.5. 瞬态闪光法高温导热系数测试仪器[/color][/b] 需要特别指出的是：传统意义上的瞬态闪光法并不适合对耐火隔热材料材料的导热系数进行测试， 这主要是因为耐火隔热材料的导热系数普遍偏低，脉冲光辐照到样品前表面后，脉冲形式的加热热量无法传递到样品背面，使得样品背面几乎没有任何温度变化，背温探测器基本检测不到任何温升信号。因此，Gembarovic和Taylor在闪光法基础上开发了一种步进加热三点测温的测试方法用于低导热材料的高温热扩散系数测量，测量原理如图 2‑ 10所示，整个测量装置的结构如图 2‑ 11所示。[align=center][img=,600,363]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142049373131_4398_3384_3.png!w690x418.jpg[/img][/align][align=center][color=#ff0000]图 2‑ 10 瞬态步进加热三点测温法高温热扩散系数测量原理图[/color][/align][align=center][b][img=,690,441]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142049522161_6872_3384_3.png!w690x441.jpg[/img][/b][/align][align=center][color=#ff0000]图2‑ 11 瞬态步进加热三点测温法高温热扩散系数测试系统结构示意图[/color][/align] 这种测试方法和设备可以对相对较小的样品（）进行温度高达1500℃下的高温热扩散系数测量，测量原理与闪光法近似，只是将闪光加热的脉冲宽度加的很长，对样品表面进行长时间的加热，从而使得热量能传递到样品背面获得有效测量信号。但这种测试方法在取样过程中样品不能太厚，否则热量还是无法传递到样品背面，由此很容易造成取样没有代表性问题。[b][color=#ff0000]2.3. 各种测试方法测试能力比较[/color][/b] 通过上述耐火隔热材料导热系数各种测试方法和相应测试设备的描述，将各种测试方法和测试仪器的主要特点、能力和要求进行汇总比较，如图 2‑ 12所示，由此对各种测试方法有一个直观的了解。[align=center][color=#ff0000][img=,590,160]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142051019290_574_3384_3.png!w690x188.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图2‑ 12 耐火隔热材料导热系数测试方法和测试仪器比较[/color][/align] 从图 2‑ 12中的综合比较可以看出，综合能力排名前两位的是准稳态法和稳态热流计法，这也就是上海依阳实业有限公司选择生产这两种测试仪器的主要原因之一。[b][color=#ff0000]3. 真导热系数和有效导热系数的定义[/color][/b] 根据上述针对耐火隔热材料导热系数测试方法所进行的介绍，可以发现尽管测试方法和测试设备有不同形式，但这些测试方法都离不开温度场这个环境变量和测试条件，即无论测试方法怎么变化，都必须使得被测样品要么是大温差、要么是小温差（将无温差归到小温差范围内）。这样，我们就可以将耐火隔热材料的导热系数按照温差大小分别对应进行定义，即： （1）样品小温差下，或无温差下得到的导热系数定义为真导热系数； （2）样品大温差下测量得到的导热系数定义为有效导热系数。 以往有效导热系数的定义多根据被测样品的均质性和组分结构的多样性来定义，并没有明确的按照测试温差大小（或使用过程中的温差大小）来定义。现在明确采用温差大小来定义和区分有效导热系数和真导热系数的不同，一方面是便于今后对耐火隔热材料测试方法选择和耐火隔热材料热性能的准确描述，另一方面也是依据标准测试方法所做的规定。 在国内外所有稳态法导热系数标准测试方法中，都指出：“通过测量热流、温差及样品厚度尺寸，利用稳态傅立叶导热公式计算得到的材料传热性质（导热系数或有效导热系数），可能并不是材料自身固有特性，因为它很大程度上可能取决于具体测试条件，例如试验过程中样品上的冷热面温差大小”。这句话指出了两个基本事实，可以理解为有两个含义： （1）一个事实就是材料的固有特性，即材料的固有特性是不受测试条件影响而本身存在的。所以在测试过程中要明确了解到底测量的是不受测试条件影响的材料固有特性，还是测量与测试或使用环境有关的特定环境特性。 （2）材料的固有特性，很大程度取决于具体测试条件，即取决于样品上的冷热面温差大小。温差小时测量得到则是固有特性，温差大时测量得到的则不是固有特性。 根据标准测试方法中的这些规定，就可以很容易进一步明确耐火隔热材料导热系数的定义： （1）样品小温差下，或无温差下得到的导热系数定义为真导热系数，即样品材料的固有导热系数； （2）样品大温差下测量得到的导热系数定义为有效导热系数，即样品材料的环境导热系数。 由此可见，一旦材料制成，其真导热系数就会固定不变，真导热系数就是这材料的固有特性。而这种材料在不同使用温度环境下，则会有相应的有效导热系数，这主要是因为在大温差条件下，有效导热系数会包含除真导热系数之外，还包括与辐射和对流传热相对应的辐射导热系数和对流导热系数。 由此可见，在小温差条件下，假设不考虑辐射传热和对流传热形式，同时假设也忽略气体导热传热，那么所谓的真导热系数，基本就代表了材料的固相导热系数。因此，为了对样品材料的真导热系数进行准确测量，很多标准测试方法对导热系数测试中的小温差进行了规定：GJB 329规定测试温差应控制在10～50℃，GB／T 10295建议温差控制在5～10℃，ASTM相关标准规定该温差应不大于25℃。由此可见，在最大温差不超过50℃条件下，就可以忽略稳态法测量中辐射和对流传热的影响，稳态法测量得到的样品导热系数，就是真导热系数。需要注意的是：耐火隔热材料由于低密度和高孔隙率，材料内部有大量孔隙，由此这个真导热系数，包括了材料的固体导热系数和气体导热系数。 根据上述小温差的定义，温差小于50℃的导热系数测试都是真导热系数测试。那么对于样品温度均匀无温差的测试，所得到的导热系数更是真导热系数。完成了两种导热系数定义后，就可以很明确知道不同测试方法测量得到不同类型的导热系数，即： （1）真导热系数测试方法：保护热板法、瞬态热线法、瞬态闪光法。 （2）有效导热系数测试方法：热流计法、准稳态法。[color=#ff0000][b]4. 真导热系数与有效导热系数的关系及其转换4.1. 问题的提出[/b][/color] 对于耐火隔热材料的性能测试，国内外都处于非常混乱的局面，有些测试得到的有效导热系数，有些测试得到的则是真导热系数，这些不同导热系数往往会引起隔热材料选择和隔热结构设计的混乱，特别是在耐火隔热材料高温性能测试中，测试方法的混乱使用很容易造成对隔热性能的高估，从而造成隔热效果不佳，甚至出现漏热事故和爆炸。因此，针对耐火隔热材料，如何才能准确测试和描述导热系数才能准确和实用呢，下面将从理论分析方面来对这个问题进行求解。[b][color=#ff0000]4.2. 真导热系数与有效导热系数的关系[/color][/b] 按照上述小温差和大温差形式分别定义真导热系数和有效导热系数，我们选择小温差的保护热板法法和大温差的热流计法来研究真导热系数与有效导热系数的关系。对于大温差的热流计法导热系数测量，有效导热系数的测量公式为： 式中表示流经样品厚度方向上的热流密度，表示样品厚度，表示样品热面温度，表示样品冷面温度。在热流计法大温差测量过程中，样品冷面温度的变化一般较小，基本都控制在50℃以下，而热面温度则较大（1000℃）。大温差下得到的有效导热系数的描述，都需要明确热面温度和冷面温度，并可用平均温度来表达。对于小温差的保护热板法导热系数测量，真导热系数的测量公式为： 式中同样表示流经样品厚度方向上的热流密度，表示样品厚度，表示被测样品冷热面之间的温度差。在保护热板法小温差测量过程中，冷热面温差很小，基本都控制在50℃以下。小温差下得到的真导热系数的描述，由于温差小，则可以直接用平均温度来描述，而无需标明热面温度和冷面温度。 尽管大温差和小温差所对应的两种测试方法不同，但这两种方法都是基于稳态傅立叶传热定律，公式和中各个参量的物理意义是相同的。因此，大温差的热流计法导热系数测量，可以在测试模型和数学上假设是由多个相同厚度的小温差保护热板法多层叠加而成，即和。这个假设的前题是： （1）样品材料在测试温度范围内没有化学反应或相变。 （2）在小的温度和气压区间内，真导热系数或保持不变、或呈线性关系。 （3）耐火隔热材料中的热传递形式一般由固相介质导热、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]介质导热及辐射传热三部分构成，如果材料内部不存在通孔形式的孔隙，可忽略辐射传热对整体热传递的贡献。 这样，大温差的热流计法导热系数测试模型数学表达式，就可以用小温差的保护热板法导热系数测试模型数学表达式的积分形式来描述，由此得出有效导热系数与真导热系数关系式为： 式中的和代表温度和气压变量。通过公式所定义的真导热系数与有效导热系数的关系，就可以进行这两种导热系数之间的转换，即通过大温差的有效导热系数测量推导出相应的小温差时的真导热系数，或根据小温差真导热系数测量推导出大温差时的有效导热系数。[b][color=#ff0000]4.3. 由真导热系数推导有效导热系数[/color][/b] 由真导热系数测试结果推导出大温差条件下的有效导热系数，即据根真导热系数测试结果推算出在温度～范围内的大温差有效导热系数，具体实施方法就是在温度～范围内选择一系列温度点进行保护热板法或瞬态热线法导热系数测试，得到一系列不同温度下的真导热系数测试结果。这里的在保护热板法测试中代表样品的平均温度，在瞬态热线法和瞬态闪光法中代表样品温度。然后将测试结果（，）进行最小二乘法拟合得到一个多项式表达式： 式中的、、和是与样品材料自身特性有关的多项式常数。大多数耐火隔热材料的真导热系数与温度的非线性关系一般都可以用一元三次多项式描述。 将得到的真导热系数随温度变化多项式代入公式，然后进行积分求解就可以得到相应的有效导热系数。针对气压变量的真导热系数推导有效导热系数也是如此操作。[b][color=#ff0000]4.4. 由有效导热系数推导真导热系数[/color][/b] 同样，在有效导热系数推导真导热系数过程中，假设真导热系数随温度变化关系是一个三元一次多项式，即： 式中的、、和是与材料自身特性有关的待定常数。将式直接代入与式可得： 在式中只有、、和四个未知数，理论上可以通过4个式的联立方程就可求解出这四个未知数。即在理论上通过4次值调整，即进行4个不同热面温度下的稳态热流计法导热系数测试试验，同时保持样品冷面温度基本不变，由此得出4组相应的、值，就可建立这4个联立方程，从而求出4个待定常数、、和的值，最终得到真导热系数与温度的关系表达式。 从式中可以看出，式对温差大小没有任何限制。因此可以在容易实现的大温差测试条件下进行相应测试和测算。为了提高这种方法的推导计算准确性，在选取值时应尽可能接近所需要的温度值。例如需求1000℃的材料真导热系数，选取的4个值中至少应有一个值为1000℃或大于1000℃。如果需要某一特定温度段的真导热系数，比如需要500～1000℃之间的材料真导热系数，那么4个值建议选取为500℃、l 000℃以及介于500℃与1000℃之间的2个温度点数据。同时，需要说明的是本方法不是利用低温段真导热系数进行高温真导热系数简单外推，而是在掌握大温差测试条件下有效导热系数相关数据的基础上，通过确定所假设的函数待定常数来最终获取耐火隔热材料高温真导热系数，并且假设的函数形式是统计分析得出的结论以及ASTM相关标准认可的。[b][color=#ff0000]5. 结论[/color][/b] 通过以上的理论分析和计算，针对耐火隔热材料导热系数测试中常用的小温差和大温差两类测试方法，明确了有效导热系数和真导热系数的定义，首次详细描述了这两个参数之间的关系、区别和详细转换方法，明确了这两类主流测试方法的适应范围，，从而便于在耐火隔热材料性能评价中选择合适的测试方法，有利于对耐火隔热材料的隔热性能做出准确测试评价，从而保证对隔热材料及结构的正确的选择和设计。 下一部工作将针对各种耐火隔热材料的有效导热系数和真导热系数测试数据，对上述的真导热系数和有效导热系数之间的关系和转换方式进行试验验证，由此来对测试方法、测试设备和两种导热系数相互关系及其转换进行评价。[b][color=#ff0000]6. 参考资料[/color][/b] （1） Gembarovic, J., and Taylor, R. E., “A Method for Thermal DiffusivityDetermination of Thermal Insulators,” International Journal of Thermophysics,Vol. 28, No. 6, 2007, pp. 2164-2175.[align=center][img=上海依阳公司热流计法高温导热系数测试系统,690,499]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/02/201802142040536176_2249_3384_3.png!w690x499.jpg[/img][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]