电桥测试系统与导热系数计算.docx

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1、电桥测试系统与导热系数计算A.1电桥测试系统电桥测试系统见图AJ电源应在OV-20V内调节,坡大电流不超过IA.探头及其引线与电阻用相申岷，其中凡电阻伯马探头及其引践的初始电阻做(4+)相近，且在测武过程中保持不变；电阻精确度应达到llfrQe数字电压表接于两元件之间，且电阻应大于探头也阻与R电阻值之和的100倍,分辨率应达到6.5数位.是电源周期变化的整数倍.JU1*te-CH-图A.1电桥测试系统A.2温度增值的计算探头电阻与温度增例存在式(2)关系:根据图A.1电桥测试系统图得出电阻与电压比例关系见式(3)：-+&+&)一口。/一AU(r)/?)+&/,-U()R强度增值/(，)应按式(

2、4)计算：%)=(.嗽)H冏-AU(/)阳式(2)式中:/?(0一探头在/时刻的电阻值，n：&一探头初始电阻位.sa-探头电阻率的温度系数.1.KT()一温度增值，K；ll一蚂态加热初始时通过探头的电流，A；&一H：联电吼器电阻(.aR1一探头引线电阻值，;f()一电位在，时刻的变化酸，V.注：温度增值A7(r)由两部分相加构成,一部分为探头绝缘层温度增值A7J(),另一部分为测试过程中样品表面温度增AT；(/),对于块状样品测试时约等于Ar(I),A,3导法系数的计算块状样品的导热系数应按式(5)确定：(T)=岛(5)Zrrr应按式(6计算：，=麻O(T)应按式(7)计算：卜一旷卜悟之“锣压

3、毋)卜式(5)式(7)中：7；(r)一测试过程中样品表面温度增值随r变化的函数.K：Pn一探头的怆出功率，W：r一探头双螺旋结构最外层半径，mm：一样品导热系数，W(mK)；D(r)一无量纲的特征时间函数：t测试时$0.st11一校正时间，Ssa一样品的热扩散系数，mm2sm一探头双螺旋结构的总环数：一无量纲的特征时间函数的枳分变量：心/,一不大于双螺旋结构总环数的求和变量：一零阶惨正贝塞尔函数.附录B规兆性附录）测试误差Bl精度B.1.1在室谓或接近室温条件下含湿多孔也筑材料常规测试中.导热系数的测试误差为2%5%.B.1.2测试误差的确定条件:a）探头绝缘层的厚度7mWm:b）探头半径2m

4、m30mni:O不同测试总时间ls1000s卜的数据采集频次。B.1.3不确定度的计算根据实验中试件尺寸测质使用的游标卡尺最小刻度d,与试件尺寸的最大假名，可以确定试件尺寸泅盘中的Ai大不确定度为U%）.O2根据所使用伐器的设符厂家给出的仪器不确定度K（%）（一般取2）,粽合试件尺寸测试不倘定度料翎导热系数测试最大不倘定度为：A+Q8.1.4 误差分析的过程未包含以下实际试验中可能存在的初始或边界条件：a1双端旅结构探头Ifii数不少于10个，否则应采用外部等效税源进行校准，b）探头的比热容可通过探头尺寸和双螺旋薄片的厚度（10m）和两层绝缘层的厚（7m100m）进行估算.例如,1个半径6mm

5、的探头,在测试时间为10s,平均温升为2K时,由探头比热容产生的输出功率损失约为ImwO对于典型探头沿双螺旋结构导线的热损失低于ImW1.d）测ht薄片样M时.衢估算两样M背面及周边绝热材料的热损失.例如,使用半径为IOmm的探头对1mm厚的导热系数为IoW/（mK）薄片样品测试，样品背面采用聚苯乙烯绝样品背面及周边的功率横失约为2%.对于测试导热系数较低的材料.采用真空泵使样品仓处于真空状态时,可进一步减少热损失，提高测试精度.8.1.5 误差分析时最少记录100个数据（包括时间、电压）并计算温升。为此，分别提供三个电En（&、&、%）、探头电阻率的温度系数和热扩散系数的值.串联电阻的电阻值

6、凡.通过与标准电阻iS行比较确定，其他电阻的电阻做通过直接与申JK电阻RS相比获得，这些测试均通过电压表完成，电阻值不确定度忽略不计谈龙分析时探头电阻率温度系数的不倘定度为2%（通过对探头反复测试电阻增位与图升的关系确定根据式（2）得出试验中温友的精确度为2%.B2至复性误差B.2.1在测试温度、相对湿度、探头和仪器相同的条件下进行一红试验.计算用探头电阻率的温度系数、探头半径、输出功率和计算时间均相同.其中计W时间的确定一般需去掉测试总时间中开始和结束时间，且计豫时间的末时刻数值应在测试总时间的50%100%之间.故各次试验导热系数结果重复性偏差均为1%2%.B.2.2在测试温度和相时湿度相【司的条件下，莫肛试缝并使用相同探头电阻率的温度系数进行计尊时，两次测试温升之间的侑卷可忽略不计.