专利名称：单侧检验真空玻璃热阻仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物理量测量领域的热工测量装置，特别涉及真空玻璃隔热性能现场检测的一种单侧检验真空玻璃热阻仪。
技术背景真空玻璃是一种新型建筑材料，即将广泛地使用于各种建筑物和保温隔声装置中。在真空玻璃出厂前必需对产品的隔热性能进行检测。例如可以使用本发明人在先申请的ZL02243245.0号实用新型专利“真空玻璃热阻自动测量仪”来测定其隔热性能。但是该仪器和现有通用热阻仪一样，要求必须把仪器的两部分(例如冷板和热板)分别放在真空玻璃的两侧，否则无法测量。对于已经安装在使用现场的真空玻璃(例如高层建筑物的窗玻璃，冰柜的门玻璃)的隔热性能，目前还没有仪器能够进行测量。
另外，用现有的通用仪器只能测量真空玻璃平均热阻，所以需要测真空玻璃表面的平均温度，但是真空玻璃中有支撑垫矩阵，使其表面各点温度差异较大，某些仪器只取少数几个温度点平均，可能引起误差，若增加很多测温点又会增加成本。
针对上述已有技术中存在的问题，本实用新型提出用变温法在真空玻璃一侧(例如已经固定在建筑物窗户上的真空玻璃的室内一侧，或冰柜的真空玻璃外侧)来测量其局部热阻和平均热阻的一种单侧检验真空玻璃热阻仪，从而克服了已有技术中必须用仪器的两部分分别放在真空玻璃的两侧、否则无法进行测量的缺点。因此可以对于已经安装在使用现场的真空玻璃的隔热性能进行测量。
发明内容
本实用新型公开了一种通过采用在真空玻璃的一侧作两次或多次改变温度的方法来推测真空玻璃另一侧的温度，并且从而算出热阻和热导的一种单侧检验真空玻璃热阻仪，从而实现上述的发明目的。
本实用新型的单侧检验真空玻璃热阻仪在组成结构上包括探测头7，电路箱6以及连接该探测头7和电路箱6的电缆9；其中测量头7包括与被测真空玻璃5紧密接触的温度平均单元1，与温度平均单元1连接的参考单元2和随后的热容板3；与热容板3接合的变温单元4；其中该变温单元4包括变温器41与散热器42；电路箱6包括PID控温电路61、测温电路62和运算显示电路63；电缆9把测量头上的温度数据传到电路箱6；电路箱的PID控温电路61、测温电路62和运算显示电路63根据接收的数据进行计算并显示测量结果。
所述温度平均单元1，是前表面经“白化”处理后的温度平均器8，这样可以避免透过被测真空玻璃的可见光直接改变温度平均器8的温度。
其中的热容板3是一块高热导率金属(例如铜或铝)厚板。
本实用新型的单侧检验真空玻璃热阻仪的基本机理是，当变温器41的温度为Tb1时，与室外温度Tw的温差为Tw-Tb1，于是就有热流从室外流到热容板3。系统达到热稳定时，均温板81温度为Tj1，热容板3的温度为Tb1；室外温度Tw不变，当变温器41的温度变为Tb2，系统再达到热稳定时，均温板81的温度为Tj2，热容板3的温度变为Tb2。
参考单元2之材料板21的热阻是已知的，为Zc，其热导Cc＝1/Zc。设被测样品5的热阻为Z，并设其热导为C，则C＝1/Z。
经计算，得到公式C＝[(Tb1-Tb2)/(Tj1-Tj2)-1]Cc电缆9把均温板81的温度Tj1、Tj2和热容板3的温度Tb1、Tb2送到电路箱。电路箱6中的运算显示电路63计算并显示被测样品的热阻和热导。
下面参照附图对本实用新型的的结构和工作原理进一步进行详细的说明，其中图1为单侧检验真空玻璃热阻仪结构原理图；图2为温度平均器示意图；图3为参考单元示意图。
实施例的描述参考图1，其中示出本实用新型的单侧检验真空玻璃热阻仪结构的示意图。
本实用新型的单侧检验真空玻璃热阻仪可配两个测量头一个测量局部热阻；另一个测量平均热阻。两者基本结构相同。下面以局部热阻测量头为例加以说明。
均温板81是边长为12mm左右的正方形硬铝板，厚4mm，不倒边角；植入一个测温探头85，其电极由电缆9连到电路箱的PID控温电路61的输入端。缓冲环83是一个或几个硬铝制成的大小不等的方框。热保护外框82的外周边为园形，中心有一方孔。把它们镶嵌成一个平板。但要注意各部件之间要填隔热材料84。这就是温度平均器8。在它的前表面经抛光处理或涂成白色，把可见光反射掉，就成为温度平均单元1。
参考单元2由一块已知热阻的均匀材料板21和若干补偿钉22构成。整体形状和尺寸与温度平均单元1相同。补偿钉的制作是将一条金属丝穿过均匀材料21再把两片圆形玻璃片镶在金属丝两端，金属丝顶在玻璃片的圆心。补偿钉22的长度等于热阻均匀材料板的厚度，所以参考板2的两面都是平的。
热容板3也用硬铝制成，厚度10mm，面积与温度平均单元1的面积相同，把温度传感器31从侧边置于它的中心部位。
变温器41是一片半导体制冷片，它既能致冷也能加热，有较宽的变温范围。通过电缆9将温度传感器31的信号连到电路箱的测温电路62，将半导体制冷片的电源连到电路箱的PID控温电路61的输出端。由计算电路计算并显示出结果。
测量头7散热器42以下的侧面用绝热材料围起来。
下面描述本实用新型的操作过程。
当我们通过设定电路箱6中的PID电路61使变温器41的温度为Tb1时，热容板3的温度也是Tb1，与室外温度Tw的温差为Tw-Tb1，于是就有热流从室外流到热容板3。本实用新型的结构使均温板81与相邻的缓冲环的温差很小，因而，系统达到热稳定时，从室外穿过被测样品5，经均温板81，再穿过参考单元2的材料板21，最后流到热容板3的这束热流线是平行的，即流经之各截面热流相等，所以(Tw-Tj1)/Z＝(Tj1-Tb1)/Zc，其中Tj1为均温板81的温度，等式两边分别为被测样品5上的热流和参考单元2材料板21的热流室外温度Tw不变，我们用同样的方法变温器41的温度变为Tb2，系统再达到热稳定时，均温板81的温度为Tj2，热容板3的温度变为Tb2。它们满足(Tw-Tj2)/Z＝(Tj2-Tb2)/Zc。
消去Tw，用热阻和热导互为倒数的关系，即被测样品5的热导C＝1/Z，参考单元2材料板21的热导Cc＝1/Zc经计算，得到公式C＝[(Tb1-Tb2)/(Tj1-Tj2)-1]Cc电缆9把均温板81的温度Tj1、Tj2和热容板3的温度Tb1、Tb2送到电路箱。电路箱6中的运算显示电路63计算并显示被测样品的热阻和热导。
整个测量过程就是设定两次温度(如Tb1，Tb2)，热稳定后，再分别测出相应两个温度(Tj1，Tj2)，就可得出结果。显然，也可以设定Tj1，Tj2，再测量Tb1，Tb2。
图2为温度平均器示意图。温度平均器8由均温板81和热保护外框82以及一个或多个缓冲环83构成，它们都是用同种高热导率材料制成的，各部件之间都有隔热材料84，整体镶成平板。均温板81是正方形，它限定了测量面积，并且平均了测量面积内的温度。热保护外框82能减小外界温度的影响。缓冲环83是多个大小不同的方框，它们进一步减小杂散热流对均温板81的影响。
图3为参考单元示意图。所述参考单元2是一块热阻已知为Zc的均匀稳定的材料板21，其上钉有若干补偿钉22。补偿钉能补偿周边环境通过被测样品5内侧玻璃流到热保护外框82的附加热流，也可补偿被测样品内部其它附加热流(如支撑垫的附加热流)。
本实用新型的有益效果是
1.用两次或多次变温法实现在真空玻璃一侧测量其热阻和热导。
2.提出一种均温单元81来平均所测面积的温度。并用热保护外框82和缓冲环83以及补偿钉22来降低杂散热流对测量精度的影响。开发其它新型测量真空玻璃隔热性能的仪器时也可用到温度平均器8。
3.本实用新型可测量真空玻璃的局部热阻，也可测量真空玻璃的平均热阻，还可用于中空玻璃等其它建筑材料的测量。
权利要求1.一种单侧检验真空玻璃热阻仪，其特征在于包括探测头(7)，电路箱(6)以及连接该探测头(7)和电路箱(6)的电缆(9)；其中测量头(7)包括与被测真空玻璃(5)紧密接触的温度平均单元(1)，与温度平均单元(1)连接的参考单元(2)和随后的热容板(3)；与热容板(3)接合的变温单元(4)；其中该变温单元(4)包括变温器(41)与散热器(42)；电路箱(6)包括PID控温电路(61)，测温电路(62)和运算显示电路(63)；电缆(9)把测量头上的温度数据传到电路箱(6)；电路箱的PID控温电路(61)、测温电路(62)和运算显示电路(63)根据接收的数据进行计算并显示测量结果。
2.根据权利要求1所述单侧检验真空玻璃热阻仪，其特征在于所述温度平均单元(1)的温度平均板(8)的前表面经过“白化”处理，以反射可见光。
3.根据权利要求2所述单侧检验真空玻璃热阻仪，其特征在于温度平均板(8)的中心为正方形高热导率材料的均温板(81)，其外围为多个逐渐加大的缓冲环(83)；最外是热保护外框(82)，各部件之间都加有隔热材料(84)，并镶嵌成平板。
4.根据权利要求1所述单侧检验真空玻璃热阻仪，其特征在于所述参考单元(2)为已知热阻的材料板(21)，其上钉有若干由两片小圆玻璃片和金属丝构成的补偿钉(22)。
专利摘要一种单侧检验真空玻璃热阻仪。用于测量已经固定在窗户上的真空玻璃的局部热阻和平均热阻。仪器有小型测量头紧贴在真空玻璃内侧，测量头中有温度平均单元、参考单元、热容板和变温单元。电缆把温度参数传到电路箱，再把变温控制电流送回测量头。电路箱中的计算电路计算并显示结果。本实用新型还可用于中空玻璃等其它建筑材料的测量。
文档编号G01N25/18GK2694268SQ20032012669
公开日2005年4月20日 申请日期2003年12月11日 优先权日2003年12月11日
发明者林福亨, 陶如玉 申请人:林福亨, 陶如玉