保温护热板热流导热仪

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  • 上海初炙仪器设备有限公司 银牌1年
    400-860-5168转5963
    主营产品：
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  • 凯戈纳斯仪器商贸（上海）有限公司 银牌20年
    400-860-5168转0758
    凯戈纳斯仪器商贸（上海）有限公司是由瑞典Hot Disk有限公司注资成立的，是一家朝气蓬勃的仪器商贸公司,在市场上享有良好的声誉。公司成立近二十年来，致力于成为热物性设备的系统供应商，主要业务是在中国和一些邻国开发、制造并销售瑞典Hot Disk品牌热常数分析仪。目前也代理日本ai-phase公司测试薄膜材料热扩散系数的设备，以及加拿大Thermtest公司所产的传统平板热流计法、热线法和热带法导热仪，等世界一流的先进热物性分析仪器。多年来，公司也是以色列Nanonics公司近场光学显微镜的中国国内独家供应商。最近，我们增加了日本Advance Riko公司红外金面反射炉、日本SUGA公司SPS（放电等离子烧结炉）设备的国内独家代理。如需了解更多请访问凯戈纳斯网站和公众号。公众号二维码：
    主营产品： 导热仪   退火炉   原子层沉积   扫描探针  
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  • 德国耐驰热分析 钻石23年
    400-601-1369
    德国耐驰仪器制造有限公司（NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd.）是世界著名的分析仪器制造厂商之一，其产品主要包括热分析仪器、导热分析仪与树脂固化监测仪三大类。在热分析仪器领域，耐驰公司拥有60余年的软、硬件研制及应用经验，其产品覆盖了热分析的各个分支领域，从差热、热重到热机械、热膨胀及热质热红联用，我们都能提供一系列不同型号不同配置的具有高精度高稳定性与优异性价比的仪器，温度范围上至高温2800℃，下及低温-180℃。耐驰树脂固化监测仪采用美国麻省理工大学技术，包括介电法、超声波法等一系列仪器，广泛应用于热固性树脂、油漆、涂料、复合材料与电子材料等领域的研发、质控与工艺优化。耐驰公司在导热分析仪领域同样处于世界领先地位，针对不同应用提供了一系列的导热测试仪，包括激光法、热流法、热板法、保护热流法与热线法等各种原理，其测试温度范围为-150℃...2000℃，导热率范围为0.005...1500W/(m*k)。作为驰名世界的仪器供应商，耐驰公司在全球二十余个国家设有分公司和代表处。在德国总部与美国设有多个研究实验室，专为国际市场提供应用及技术支持。实验室每年都发表聚合物、陶瓷、金属等研究领域的技术年鉴和图谱集。耐驰仪器公司于1996年进入中国，凭借其仪器性能上的优势，强大的技术支持，完善的售前、售后服务，在国内的用户不断增加。耐驰公司现已在上海、北京、广州、成都、西安、沈阳、济南、武汉等地设立了办事处和维修站，在上海设有技术服务中心与应用实验室。德国耐驰仪器制造公司以其雄厚的实力和可靠的品质，愿与您共创美好的前程。
    主营产品： 差示扫描量热仪   导热仪   流变仪   热分析联用仪  
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  • 界面材料热阻及热传导系数测试 400-860-5168转5963
    热阻分析仪主要借助上下棒温度差计算得到通过的热流，再结合面积大小得到最终的接触热阻和热传导率等一系列参数。高端TIMA 5 热界面材料分析仪遵循ASTM D5470标准，具有集成化程度高、全自动分析测量、样品头切换简单、高精度厚度/温度/力值监控等特点，基于人体工学设计、用户体验好。可最终得到热阻抗、表观热导率和热界面阻抗等数据；除此之外，还可进行样品老化行为测试、生命周期评估、热机械稳定性、固化参数研究、界面状态研究、原位可靠性分析、极端条件下的测试等。样品种类包括液体化合物，如油脂、糊状物、相变材料；凝胶、软橡胶和硬橡胶和陶瓷、金属、塑料、复合物、胶粘剂固化、油脂和膏状样品、固化填充物和胶粘剂、各向异性复合物等。 技术参数：温度范围：RT-150°C(可提供更宽范围)力值范围：±300N(可提供更宽范围)温度准确度：±0.05K…欢迎联系我司，索要样本。
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    厂商： 上海初炙仪器设备有限公司
    品牌： Nanotest
    型号： TIMA
    价格： 面议
  • 保温材料护热板热流导热仪 400-860-5168转1840
    DRH-300C 平板热流法导热系数测试仪 一：仪器简介：为了满足工业上对高性能的绝热材料导热性能测量系统的要求，我公司推出了新型DRH300系列热流导热仪。这一系列仪器提供了一系列的优越特性，树立了精确、快速、易操作与性价比高的工业新标准。 所有的测试功能从温度控制到数据采集与分析是完全自动的，具有重复性极佳的导热性能测试。本着在导热仪器设计领域二十余年的经验，我公司的工程师奉献出了一种世界领先的导热性能测试仪器。 使用DRH300进行测量时，它能快速的趋于稳定，能对样品特性产生快速响应。这有赖于平板温度的精确控制与仪器的双热流传感器配置。对于某些材料，只需短短的几分钟就能准确地得到其热阻值。根据测量要求的不同，用户既可选择在此时终止测量，也可选择进一步延长测量时间。对于QC与工艺控制的某些样品测样时间短于5分钟。测量严格地符合ASTMC518或ISO8301以及GB/T10295标准 平板热流法导热系数测试仪 采用双热流计检测绝缘板状材料，粘土、砂土，陶瓷，塑料等的导热系数和热阻方法，连接上位计算机实现全自动检测，自动生成实验报告，全自动数据采集、数据处理、打印报表，数据存储。根据用户需要还可以配嵌入式计算机，通过触摸屏人机界面完成自动测试操作和存储数据。二：主要技术参数：1、导热系数范围：0.001 ～ 3.0 W/m.K， 精确度: ± 3%（25°C环境温度时），重复性: ±1 % 2、热阻范围: 0.1 ～ 8.0 m2K/W 3、仪器结构符合ISO8301样品对称配置，热板和冷板上各有一个热流计（双热流计对称分布） 样品厚度自动测量系统 15~ 100mm（符合EN1946-3:1999）增量线性测量；显示分辨率： 0.1mm 样品尺寸: 300*300mm 厚度：10—50mm加厚型可到200mm4、平均温度范围: -20℃/室温 ～ 40℃ 可变，可按用户要球定制，价格不同。5、冷板温度-20℃/15.0°C ± 0.1°C 带恒温控制，采用高数度数显表测温，0.1级精度，分辩率0.01℃。6、热面温控：室温-99.99℃，采用高数度程控数显表测温，0.1级精度，分辩率0.01℃， 平板加热器，双向可控硅控制。平板温控系统: 自动智能PID控制，可编程数据点: 大于10。8、冷却系统：强制空气冷却，强制空气冷却，外部水浴 ，电子制冷等几种方式冷却，用户选一种。9、采用计算机自动测试。10、采用热流计为我公司自制标定，热流参数23.26w/m2.mV。 如需要进口热流计需要另行增加费用。11，测量粉末式样时可配专用式样筒或围框，如测岩土时配专用的圆形试样筒，Ф90mm。12、采用电动定位，可操作软质保温材料（自动距离定位）和硬质泡沫材料（100N压力定位）；厚度精确到：0.01mm三： 平板热流法导热系数测试仪主要配件：1、导热系数标准板 1套（价格另计）2、电脑及打印机：品牌台式机一套（客户自备）3：测试主机一套4：专用式样筒或围框 一套5：测试分析软件 一套
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    厂商： 湖南振华分析仪器有限公司
    品牌： 未知
    型号： DRH-300C
    价格： 5万 - 10万元
  • TC2000系列 Jthermo护热热流计法导热仪
    TC2000比较热流计法导热系数仪基于稳态传热原理，采用标准样品对比的测量方法，可以测量复合材料、 电子材料、金属陶瓷、粉末等多种材料的导热系数；具有占地面积小、样品需求量小和使用范围广等优点；同时装置稳定性好、操作方便，满足各类导热硅脂、电子导热、地质勘测、农业畜牧等行业使用要求。 - 测量准确：采用保护热流计法，温度波动小，全量程结果优于5%； - 控温准确：控温波动度优于± 0.015度；- 样品用量少：直径 φ50mm 的样品即可，样品厚度 1~30mm； - 适用广泛：各种导热材料、多层材料、多孔材料等材料； - 符合ASTM E1530标准，可以获得导热系数、热阻等多个参数； Jthermo护热平板导热仪主要特点 测量准确 :TC2100根据ASTM E1530保护热流计法进行设计，用于测量固 体的导热系数和热阻。根据该技术，样品经受稳态轴向温度梯度。 通过测量通过样品的上下温度差和一个附加温度可以获得样品的 热导率。测量不确定度在室温下优于1%，全量程内（0.1~30.0W /（mK））的测量精度优于3%；控温准确:采用PID 算法和独立的加热散热方式，实现温度控制，波动度小。冷热板温度分布均匀， 控温波动度优于±0.015℃，有效保证测试结果的准确性；智能化软件 :自动化测量软件，可实现自动控温、自动数据处理等功能，只需放置样品即可进行测试；测试软件由夏溪科技 自行设计开发，具有数据采集、温差显示、温度控制、数据处理四 个界面，主要采用图表格式实时展示各项指标情况；整体简洁明了， 易懂易学，非常便于操作人员的学习掌握。Jthermo护热平板导热仪技术参数测量原理：保护热流计法测量范围：0.01~2.0 W/(mK)热阻范围：0.001~0.04m2K/W 准 确 度：± 3 %重 复 性：± 1 %温度范围：室温+10~50℃分 辨 率：0.001 W/(mK) Jthermo保护热流计法导热仪适用范围保温材料、建筑材料、聚合物、多层材料、多孔材料等售后服务：我方对于每台设备提供免费的安装、调试、培训服务。
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    厂商： 上海普简仪器有限公司
    品牌： 普简仪器/JThermo
    型号： TC2000
    价格： 5万 - 10万元
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  • 中国建筑科学研究院中技公司热流计法导热系数仪
    p　　JW-Ⅲ 建筑材料热流计式导热仪是由中国建筑科学研究院中技公司生产。/pp　　导热系数(或热阻)是保温材料主要热工性能之一，是鉴别材料保 温性能好坏的主要标志。根据GB/T 10295-2008研制并不断完善了单试样双热流计式 JW-Ⅲ 建筑材料热流计式导热仪，进行了自动化改造升级。热流计法导热系数仪具有测试更为快速、简便、能适应更多形状厚度的测试、价格较为适中等诸多优点。/pp　　设备特点：1、电脑设置，自动控温 2、电机驱动，电动夹紧 3、配备位移传感器，自动测厚 4、配备压力传感器，过压提醒 5、自动采集数据，存储数据，打印原始数据 6、 热平衡快，温度稳定用时短，一般3个小时完成试验，比功率法导热仪节省一半时间 8、 系统误差小，检测数据重现性好。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/46483981-0202-4b20-913e-cb3c9b120e97.jpg" title="中技公司.jpg"//pp style="text-align: center "图 JW-Ⅲ导热系数测定仪图片/p
    时间： 2017-07-24
    作者： weidy
  • 湘潭大学采购南京大展DZDR-S 瞬态平板法导热仪
    导热仪能测什么？其实导热仪是一种测量不同材料导热系数的仪器。导热仪的应用广泛，其主要用于金属与合金、钻石、陶瓷、石墨与碳纤维、填充塑料、高分子材料等的测试。　　这次采购南京大展的DZDR-S瞬态平板法导热仪是湘潭大学化工学院，为什么会选择这款瞬态平板法导热仪？其主要是因其具备的性能优势，而且测量速度快，对于样品的形状无特殊要求，只需平整，操作简单。　　在仪器的安装调试现场，技术人员就这款DZDR-S瞬态平板法导热仪测试流程、数据分析、放置样品等实际操作步骤进行说明和培训，让其使用人员进行操作，对仪器进行熟悉，针对疑问进行解答。　　DZDR-S瞬态平板法导热仪的性能特点：　　1、测量范围：0.0001—300W/(m*K)。　　2、测量时间快。测试时间5-160s左右可设置，能快速准确的测出导热系数，节约了大量的时间。　　3、多个探头可供选择。探头上的数据采集使用了进口的数据采集芯片，该芯片的高分辨率，能使测试结果更加准确可靠。　　4、测试样品类型广泛。仪器可用于块状固体、膏状固体、颗粒状固体、胶体、液体、粉末、涂层、薄膜、保温材料等热物性参数的测定。　　5、双向操作，可通过软件直接计算出导热系数。主机的控制系统使用了ARM微处理器，运算速度比传统的微处理器快，提高了系统的分析处理能力。　　6、彩色触摸屏显示，显示清晰度高，操作便捷。　　DZDR-S瞬态平板法导热仪是南京大展仪器新推出一款设备，与其他测试方法的导热仪对比，其具备的优势明显，而且测量速度快，操作简单，并且准确度高。
    时间： 2023-04-10
    作者： 南京大展
  • 耐驰公司成功举办2006年度激光导热仪LFA用户会
    随着激光导热仪（LFA）在导热研究方面的逐步深入，其应用也越来越广泛。德国耐驰作为激光闪射法导热仪技术和制造的领先者，具有非常丰富的仪器操作和科研应用方面的经验。为了使用户更好地使用激光导热仪，德国耐驰公司在2006年9月21-22日在上海举办了LFA的用户会。此次会议，由耐驰中国技术支持主管曾智强博士主持，德国总部应用技术专家Blumm博士就材料导热性能测量的方法综述、激光导热仪的基本原理和激光导热方法的应用进展做了详尽细致的讲解。耐驰中国应用实验室应用专家徐梁先生做了关于激光导热仪的操作和数据处理方法的报告，共同分享德国总部及上海应用实验室多年来积累的应用经验，并和用户就使用仪器的技巧做了深入的探讨。另外，耐驰中国维修部詹宁经理介绍了激光导热仪的维护方法，以便用户能够更好的使用仪器。会议期间，与会人员表现出极大的热情，与德国及中国技术专家进行了热切而深入的交流，就激光导热仪原理、使用方法及技巧方面提出了多个富有见地的问题，专家们就这些问题进行了认真细致的解答。用户对此次会议给予了高度的评价，表示通过此次用户会，提高了激光导热仪的测试技巧，拓展了思路，尤其在利用激光导热仪测试不同形态样品导热系数的方法上给予了充分的肯定与赞赏。同时用户也对以后举办类似的用户会提出了建设性的意见。对于大家的建议，耐驰公司会积极采纳，并继续努力，在不久的将来，为大家提供更高水平的交流平台，增强交流与合作，将最新的热分析技术及仪器奉献给中国用户。详情请登录：www.netzsch.cn
    时间： 2006-09-28
    作者： 耐驰
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  • 单样品和双样品形式防护热板法导热仪的区别及其应用注意事项

    [color=#990000]　　摘要：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。[/color][color=#990000]　　关键词：防护热板法，导热仪，单样品，双样品，温差探测[/color][color=#990000][/color][b][color=#990000]1. 概述[/color][/b]　　根据被测样品的数量形式，稳态防护热板法导热仪一般分为单样品和双样品测量模式，如图1-1所示。[align=center][img=,690,255]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811192208526790_9940_3384_3.png!w690x255.jpg[/img][/align][color=#990000][/color][align=center]图1-1防护热板法导热仪样品结构形式。（a）双样品模式；（b）单样品模式[/align]　　由上图可知，在双样品模式下，两块完全相同的平板样品位于计量板和护热板的两侧。稳态时，计量板产生的热量分为两部分分别流经两个样品进入不同的冷板。在理想情况下，流经每个样品的热量为总热量的一半Q/2，样品的热面温度Th大于样品冷面温度Tc，两个样品的冷面温度相等Tc1=Tc2=Tc，计量板侧向热损Qg=0。　　在单样品模式下，则只需要一块样品，将双样品模式下的另一块样品用隔热材料代替。稳态时，计量板产生的热量全部流经样品进入冷板。在理想情况下，流经样品的热量为总热量Q，样品的热面温度Th大于样品冷面温度Tc，底部护热板温度与样品热面温度相同Th1=Th，计量板侧向热损Qg=0。　　从上述双样品和单样品两种测量模式可以看出，两种模式的整体结构和边界保证条件基本相同，主要区别是单样品模式在减少了一块样品的同时，增加了底部护热功能。因此在单样品模式中，由于只使用一块样品，这就对样品的一致性（材质、密度、湿度、尺寸、表面粗糙度和表面平整度等）可以放低要求，导热仪整体结构和实际样品测量操作都变得相对简单，这使得在实际测试中这种单样品模式应用十分广泛。　　尽管单样品模式看似比双样品模式简单，但在实际仪器制造和测试应用中，两者有着巨大区别。本文将根据上海依阳实业有限公司在双样品和单样品模式防护热板法导热仪制造及其测试应用中的经验，详细介绍两种模式防护热板法的区别、工程实现的难度和适用范围。[b][color=#990000]2. 区别[/color][/b]　　防护热板法普遍应用于低导热隔热材料和制品，但防护热板法的导热系数测试下限并不是可以无限制的低。　　单样品与双样品模式防护热板法一样，在测试超低导热系数（或大热阻）样品时会遇到相同的难题，而单样品模式则更严峻。量化的数值分析将在另外一篇文章中进行详细介绍，本文仅从宏观角度进行分析。　　单样品导热仪所面临的更严峻问题主要体现在以下几个方面：　　（1）防护热板法导热系数测试的基本原理基于一维稳态传热，边界条件是绝热，其技术核心是热防护，即对中心计量板进行全方位的护热，使计量板上产生的热量尽可能全部垂直穿过样品，形成一维稳态热流测试条件。从图1-1所示的样品测试结构图可以看出，对于双样品结构，护热重点在于侧向热防护，而对于单样品结构，则除了侧向护热外，重点则是计量板的底部热防护，这是因为薄板式计量板的底部面积要大于其侧面面积，计量板底部容易产生更大热损。因此，在高精度防护热板法导热仪中，一方面是采用双样品测量模式，最大限度减少热损通道；另一方面是采用圆形计量板形式，除了考虑加热均匀性易实现外，圆形结构也是为了最大限度减少侧面热损面积。　　（2）由于单样品模式中增加的底部护热功能使得热防护面积增大，如果采用相同能力的温差探测器进行热防护控制，单样品模式下的热损控制精度就要比双样品模式下的热损精度差好几倍。这也就是说，单样品模式要达到双样品模式同样的热损控制精度，就需要大幅度提升温差探测器的灵敏度。　　（3）如果要达到双样品模式中的相同温度梯度，对于单样品模式则仅需要一半的加热功率。同时，由于护热作用，只需很小的热量就可以使计量板达到设定温度下的稳定状态，对于超低导热系数的大热阻样品所需的热量就更小。无论是单样品模式还是双样品模式，防护热板法装置的热损属于固定的系统误差，计量板产生的热量越小则对应热损占总热量的比例就越大，相应的测量误差就越大，这种情形在多层隔热材料、真空绝热板和真空玻璃这些超级隔热材料导热系数测量中表现的非常明显。由此可见，对于超低导热系数或大热阻样品的测试，无论是单样品还是双样品防护热板法，都面临着需要解决超高灵敏度的温差测量难题。对于单样品防护热板法这种技术难度更大，需要将温差探测器灵敏度提升的更高。[b][color=#990000]3. 计量板侧面积与横截面积之比[/color][/b]　　为了更直观的认识防护热板法中侧向热损的发生位置和面积大小，本文将进行简单的公式计算以将热损情况和严重程度进行全面展示。　　对于防护热板法装置，热损都发生在计量板与样品不接触的表面上，在计量板这些表面处以热量会以导热、辐射和对流的传热形式形成热损。由此，这些热损处的表面积越大，所产生的热损就会越多。　　对于双样品防护热板法导热仪，热损发生面为计量板的侧表面。对于单样品防护热板法导热仪，热损除了发生在计量板的侧表面之外，还会发生在计量板的底部表面上。这里具体计算出计量板侧表面积和底部面积的大小区别，以便有一个更直观的认识。　　对于圆形计量板，底部面积与侧表面积之比为：[align=center][img=,340,63]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811192210042720_7230_3384_3.png!w690x128.jpg[/img]　　 [/align]　　式中：r表示圆形计量板半径；l表示圆形计量板厚度。　　对于正方形计量板，底部面积与侧表面积之比为：[align=center][img=,340,63]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811192210380363_3665_3384_3.png!w690x128.jpg[/img][/align]　　式中：D表示正方形计量板的边长；l表示正方形计量板厚度。　　一般而言，计量板无论是半径还是边长，都大于样品厚度，为保证形成一维稳态热流测试条件，通常它们的比例关系至少为8~10倍（实际往往远大于这个比例），那么对应的面积比例范围就是2~5倍。对于圆形计量板，面积比例范围为4~5倍，而对于正方形计量板，面积比例范围则为2~2.5倍，由此可见圆形计量板的面积比例更大。[b][color=#990000][/color][color=#990000]4. 结论[/color][/b]　　综上所述，看似单样品模式是对双样品模式的一种简化，但由于单样品模式中增加了底部护热功能，这使得单样品相对于双样品模式，单样品模式要达到双样品模式相同的测量精度则会面临更高的技术要求，工程实现和保证测量精度的难度更大。因此单样品模式并不是高精度测量的首选模式，普通的单样品模式防护热板法导热仪只适用于以下几种情况：　　（1）导热系数较大的隔热材料，如大于0.03W/mK，或热阻小于1m^2K/W。　　（2）一些双样品制样困难、对称的一维稳态温场建立比较困难的情况，但导热系数和热阻范围要满足上述要求。　　在有些实际应用中，因为众多因素的限制，只能应用单样品模式的防护热板法装置进行导热和热阻的测试，这种情形主要表现在隔热复合材料、真空隔热材料的隔热性能测试表征中。在目前的防护热板法应用中，针对这些超级隔热材料和制品，实际上存在着很大的问题，普遍现象就是导热系数测量的重复性和再现性很差，主要原因就是在测试这些超级隔热材料时热损问题会被明显的凸显出来。针对这些问题及其解决方法和关键技术，我们将专文进行量化描述。[b][color=#990000][/color][color=#990000]附录：判断防护热板法导热仪在护热方面是否规范的几个条件[/color][/b]　　护热技术是防护热板法导热仪的关键技术之一，而温差探测技术则是护热技术的核心，随着测量精度和测试温度范围的提升，会给温差探测技术提出更高的要求，相应的制造难度更大，故障率愈高。　　目前很多防护热板法导热仪，为了降低制造难度和仪器的故障率，普遍都规避了标准测试方法中规定的使用温差探测技术（如热电堆温差探测装置），而改为采用铂电阻等精度较高的温度传感器直接进行温度测量和控制来进行护热。但由于温度传感器的灵敏度远不如由许多只热电偶构成的热电堆温差探测器，从而造成测量误差很大。这种误差在普通隔热材料导热系数（0.03W/mK以上）的测试中并不明显，但在超低导热系数隔热材料的导热系数（0.03W/mK以下）的测试中，误差明显增大的现象则会十分突出。　　因此，可以根据以下几个条件来判断防护热板法导热仪在护热方面是否规范，同时这也是判断测量能力的一种简单方法。　　（1）是否采用了温差探测器。双样品模式下，计量板的侧向护热是否采用了温差探测器，一般都是采用多只热电偶组成的热电堆温差探测器。热电偶数量越多，温差探测器越灵敏，护热效果越好。　　（2）单样品模式中底部护热温差探测器采用了多少只热电偶。单样品模式下，除了要求具有与双样品模式下相同的侧向护热温差探测器之外，还要求底部护热温差探测器装置的灵敏度要更高，所用的热电偶数量更多，往往会是成倍的增加。　　（3）温差探测器多数采用的是热电偶组成的热电堆，探测器越灵敏，需要的热电偶数量就越多，越多的热电偶使得流经热电偶丝进行传热的漏热量增大。　　（4）热电偶制成的热电堆式温差探测技术不可能无限制提高灵敏度，这主要是因为在工程实现上难度很大，除非采用高灵敏度温差探测的新技术和新手段。

  • 防护热板法导热仪间隙温度不平衡传感器的指标设计

    防护热板法导热仪间隙温度不平衡传感器的指标设计

    [color=#cc0000]　　摘要：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。[/color][color=#cc0000]　　关键词：防护热板法，温度不平衡，传感器，灵敏度[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][color=#cc0000] 1. 概述[/color][/b]　　针对不同被测材料类型，防护热板法导热仪一般分为单样品和双样品两种测量模式，如图1-1所示。[align=center][img=,690,255]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232126417209_8902_3384_3.png!w690x255.jpg[/img][/align][color=#cc0000][/color][align=center]图1-1 防护热板法导热仪样品结构形式。（a）双样品模式；（b）单样品模式[/align][align=center][/align]　　防护热板法的测量原理就是采用护热手段保证计量板发出的热量全部通过被测样品而达到一维稳定状态，因此护热手段是保证防护热板法导热系数测量准确的核心。防护热板法中的护热基本上采用的都是等温绝热原理，即各种护热板的温度要与计量板温度一致，从而减少计量板上的热量以各种传热方式进行散失。　　温度不平衡传感器是检测计量板与各个护热板之间温度差的探测装置，传感器探测到的温差传递给控制器，控制器控制护热板温度变化使得温度不平衡传感器的输出值最小，从而构成闭环控制回路形成有效的护热控制。温度不平衡传感器的输出值越小，说明护热板与计量板之间的温差越小，护热效果就越好。　　由此可见，温度不平衡传感器的灵敏度是防护热板法装置护热效果好坏的重要评判依据。由于诸如安装和可靠性等诸多因素的影响，植入在计量板和护热板之间的温度不平衡传感器不可能无限制提升灵敏度，灵敏度需要根据防护热板法导热系数测量范围和测量精度要求、所用控制器和数据采集器的分辨率以及测试温度范围等因素进行优化和设计，以选择合适的温度不平衡传感器灵敏度。　　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，来设计计算防护热板法测试中温度不平衡传感器的灵敏度要求，并同时考虑单样品和双样品测量模式下防护热板法装置对温度不平衡传感器的要求，最终给出设计指标和相应的技术改进。[b][color=#cc0000]2. 建模[/color][/b]　　针对图1-1所示的防护热板法导热系数测试结构，首先进行了建模。无论是单样品还是双样品模式，防护热板法装置都是圆形或正方形的轴对称结构，所以建模只考虑了正方形结构。另外为了便于更直观的进行分析和说明问题，本文只描述了上海依阳实业有限公司的部分建模分析内容，即仅介绍了基于导热传热的建模分析，在实际建模分析中还需要针对对流和辐射传热进行建模，分析模型如图2-1所示。　　在图2-1所示的护热分析模型中，同时兼顾了单样品和双样品测量模式。当隔热材料更换成样品，底部护热板温度控制在冷板温度时，则是双样品测量模式。　　在图2-1所示的护热分析模型中，只考虑了侧向护热和底部护热所引起的漏热问题，而温差探测器的指标设计也只要依据这两方面的考虑，并未考虑狭缝处样品内的传热漏热影响。在双样品测量模式中，只考虑侧向护热时狭缝中温度不平衡传感器技术指标。而在单样品测量模式中，还需另外考虑底部护热板与计量板之间的温度不平衡传感器技术指标。[align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132159957_5150_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132165728_1784_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132168894_1769_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132173004_918_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132177185_3520_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132182949_3584_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132187076_4077_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132191686_5352_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132196851_8619_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align]　　（5）在无法提高仪表测量和控制分辨率时，可以设法增大热电堆中的热电偶数量，如将8对热电偶增多到16对热电偶构成8对的温差热电堆，温度不平衡精度可以提高到0.5℃，但这种改进效果十分有限，同时也带来其他严重问题。目前上海依阳实业有限公司已经开发出新型的温度不平衡传感器，可以将现有传感器的灵敏度提升到40~50的水平，比现有热电偶式热电堆的灵敏度搞出2个量级，由此可以用五位半控制器很轻易的实现0.01℃和更高水平的温度不平衡精确控制。　　（6）另外一个提高和保证测量精度的途径，就是降低侧向护热的热交换面积，采用薄加热器形式。这种思路经美国橡树岭国家实验室针对多层辐射隔热材料和真空绝热板进行的测试验证了可行性，由此相继建立了A-S-T-M C1044和A-S-T-M C1114标准等。但由于薄加热器很难制作应用到高温，薄加热器形式的防护热板法设备主要应用于温度不高的导热系数测试。　　（7）需要特别指出的是，目前国内绝大多数大热阻和超低导热系数的测试，很多都是采用稳态热流计法这种相对法，而热流计法导热仪中的热流计在超低导热系数测试中的低热流测量时误差巨大，而且还无法对热流计进行校准以及采用超低导热系数的标准材料进行校准，而真正的热流计校准则是采用防护热板法设备，由防护热板法提供精确的可控热量。[b][color=#cc0000]5. 参考文献[/color][/b]　　(1) Zarr R R, Flynn D R, Hettenhouser J W, et al. Fabrication of a guarded-hot-plate apparatus for use over an extended temperature range and in a controlled gas atmosphere. Thermal Conductivity, 2006, 28: 235.　　(2) Zarr R R. Assessment of uncertainties for the NIST 1016 mm guarded-hot-plate apparatus: extended analysis for low-density fibrous-glass thermal insulation. Journal of research of the national institute of standards and technology, 2010, 115(1): 23.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 防护热板法导热仪升级改造——计量单元电功率和护热温度的超高精度PID控制

    防护热板法导热仪升级改造——计量单元电功率和护热温度的超高精度PID控制

    [color=#990000]摘要：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。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000][b]一、背景介绍[/b][/color][/size]在低导热隔热材料的导热系数测试中，最常用的测试方法是稳态保护热板法。目前在市场上依据保护热板法的导热仪非常普遍，但国产导热仪普遍存在测量精度差和导热仪制作不规范的问题。最近有客户提出对已购置的国产防护热板法导热仪进行技术升级，以提高测量精度和规范化操作水平，具体技术要求如下：（1）样品热面温度要求以10的整数倍温度进行精确控制，配合相应的样品冷面温度控制，使得样品厚度方向上的温差可准确恒定控制在10、20和30℃的其中一个数值上。由此保证样品导热系数测试边界条件的一致性。（2）护热单元（侧向护热单元和底部护热单元）对计量单元的温度跟踪，要求采用标准测试方法GB/T 10294中规定的温差热电堆，温差热电堆至少由五对以上的热电偶组成，由此保证将计量单元的漏热降低到最低限度。本文将针对上述客户要求，提出防护热板法导热仪升级改造技术方案。[b][size=18px][color=#990000]二、升级改造方案[/color][/size][/b]升级改造方案主要包括以下三方面的内容。[size=18px][color=#990000]2.1 超高精度双通道PID控制器[/color][/size]为了实现既要满足计量单元电加热功率和温度高精度控制要求，又要实现PID控制、运行操作简单化和具有较低的制作成本。我们提出了的升级方案是采用超高精度的双通道PID控制器代替目前所用的普通PID控制器（调节器）。这种新型PID控制器具有以下特点：（1）PID调节器的模数转换（A/D）直接升级到24位，大幅提高采集精度。（2）PID调节器的数模转换（D/A）精度升级到16位，大幅提高控制输出精度。（3）采用双精度浮点运算提高计算精度，并将最小输出百分比降低到0.01%，充分发挥数模转换的16位精度。（4）独立的超高精度双通道控制功能，可分别用于计量单元和护热单元的温度控制。[size=18px][color=#990000]2.2 无超调PID 控制方法[/color][/size]在防护热板法导热仪中，所测材料一般为低导热系数的隔热材料，在计量单元的温度控制中一旦产生温度振荡或超调，如图1所示，则需要很长时间才能恢复到设定温度点。因此，在升级改造方案中，计量单元和护热单元的温度控制都采用了无超调的PID控制方法，由此可减少不必要的控温时间。[align=center][img=01.无超调PID控制示意图,600,475]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209272247501334_6415_3221506_3.png!w690x547.jpg[/img][/align][align=center]图1 无超调PID控制示意图[/align][size=18px][color=#990000]2.3 高灵敏度温差热电堆[/color][/size]按照标准测试方法GB/T 10294中的规定，如图2所示，在计量单元和护热单元之间的狭缝两侧布置直径小于0.1mm的热电偶组成的温差热电堆。[align=center][img=02.温差热电偶布局示意图,690,383]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209272248262325_3650_3221506_3.png!w690x383.jpg[/img][/align][align=center]图2 温差热电偶布局示意图[/align]为了提高护热单元温度对计量单元的温度一致性，温差热电堆至少要由五对热电偶组成以高分辨率的检测护热单元与计量单元之间的温差。热电堆的温差输出信号作为超高精度PID控制器第二通道的采集信号。由此，通过高灵敏温差热电堆和PID控制器的超高精度电压信号检测能力和温度控制能力，可大幅度减小计量单元的漏热，从而提高导热系数测量准确性。[size=18px][color=#990000][b]三、总结[/b][/color][/size]通过上述升级改造技术方案，可完全实现用户提出的技术改进要求，在保证计量单元温度和样品冷热面温差为任意设定值的前提下，可大幅减少护热温度不一致所引起的热损失，有效提高导热系数测量精度。同时所采用的无超调PID控制方法可有效缩短测试时间。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

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