专利名称：一种良导体导热系数测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种良导体导热系数测量仪,主要应用于材料的检测及大、中专院校实验
教学。
背景技术：
导热系数是反映材料热性能的重要物理量，在科学实验和工程设计中，所用材料的导热 系数都需要用实验的方法进行测量。测量良导体的导热系数的方法有稳定法、经向流动法、 周期法、热比较仪法、热线法等。目前被广泛采用的是稳定法:使热量沿一均匀的截面积为s 的棒传导，且热量流动方向与棒的轴线平行，在棒内形成的各等温面与棒的轴线垂直，若两 温度计的间距为Z，则可由下式求得温度为r,和7^间的平均导热系数入
义=g￡
式中，^为在/时间内供给的热量(假定被测棒状样品表面和沿温度计散失的热量可以略去)。 测量装置采用蒸汽作为热源，热阱则为由一恒压水槽所控制的流量可以调节的流动水，通过 调节水的流量，使得r,与r2之差保持恒定，沿二测温点间传导的热量，通过测量在t时间内 热阱流出的水的质量求得，测出二测温点之间的距离￡和被测材料样品棒的直径,即可由上式 求得待测材料的导热系数。不难看出，上述公知的测量装置，存在着如下不足采用蒸气作
为热源，既危险，又使装置复杂化；热量的测量需要用恒温恒压的水通过热阱流出，既不方 便，又难以保障，是测量误差的主要来源；更为重要的是，热源的温度无法改变，因此，也 就无法测量材料在其它温度范围内的导热系数。
发明内容
为了克服现有的良导体导热系数测量仪的不足，本实用新型提供一种良导体导热系数测 量仪，该良导体导热系数测量仪，不仅能任意设定和控制热源的温度，而且能任意设定和控 制冷端的温度，还能通过电功功率表测出沿二测温点间传导的热量，测量准确，测量装置无 需蒸汽装置和水源，测量简单、方便。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是它含良导体导热系数测试仪、热端温 控传感器、待测材料、热端温度传感器、冷端温度传感器、保温材料、冷端温控传感器、半 导体致冷片、加热器、散热器、底座。良导体导热系数测试仪含热端电功测量表、热端温度 测量表、机箱、冷端温度测量表、热端温度设定指示表、热端温度设定调节旋钮、热端温控 电缆座、热端温度电缆座、冷端温控电缆座、冷端温度电缆座、冷端温度设定调节旋钮、冷 端温度设定指示表。待测材料的热端装有加热器，靠近端面中心处钻有小孔，小孔内装有热 端温控传感器，热端温控传感器和加热器通过电缆与热端温控电缆座电连接，热端温度设定 调节旋钮用以调节待测材料热端所需达到的温度，其温度值由热端温度设定指示表显示，加 热器的加热电功由热端电功测量表显示。待测材料的冷端靠近端面中心处钻有小孔，小孔内装有冷端温控传感器，待测材料冷端的端面紧帖半导体致冷片一面，半导体致冷片的另一面 与散热器紧贴，冷端温控传感器和半导体致冷片通过电缆与冷端温控电缆座电连接，冷端温 度设定调节旋钮用以调节待测材料冷端所需达到的温度，其温度值由冷端温度设定指示表显 示。在待测材料的三等分处分别钻有一个小孔，并分别装有热端温度传感器和冷端温度传感 器，热端温度传感器通过电缆与热端温度电缆座电连接，冷端温度传感器通过电缆与冷端温 度电缆座电连接，热端温度测量表显示热端温度传感器处的温度，冷端温度测量表显示冷端 温度传感器处的温度。待测材料的外露部分均用保温材料包裹。加热器、待测材料、半导体 致冷片、散热器通过紧固件与底座连成一体。如果在t时间，加热器恒温在某一温度T。下消耗 的电功为Q力。，加热器恒温在这一温度T。所散失的热量为Q;s,沿待测材料各截面流过的热量为
<formula>complex formula see original document page 4</formula>,则有
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式中，T\、 T2分别由热端温度测量表、冷端温度测量表显示，t时间的CU、 QK由热端电功测
量表显示，L为两温度计的间距，s为待测材料的截面积，入即为待测材料在温度r,和r2间的 平均导热系数。改变加热器的温度或改变冷端温度，即可测出材料在其它温度范围内的导热系数。
本实用新型的有益效果是，待测材料的冷端靠近端面中心处钻有小孔，小孔内装有冷端 温控传感器，待测材料冷端的端面紧帖半导体致冷片，半导体致冷片的另一面与散热器紧贴， 冷端温控传感器和半导体致冷片通过电缆与冷端温控电缆座电连接，冷端温度设定调节旋钮 用以调节加在半导体致冷片上的电压，从而改变待测材料冷端所需达到的温度，其温度值由 冷端温度设定指示表显示，解决了现有仪器采用水冷存在的测量繁杂、温度不易改变、测量 误差大的问题。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图i是本实用新型的结构示意图。
图2是
图1中良导体导热系数测试仪结构示意图。
图中l.良导体导热系数测试仪，2.热端温控传感器，3.待测材料，4.热端温度传感器， 5.冷端温度传感器，6.保温材料，7.冷端温控传感器，8.半导体致冷片，9.加热器，10.散热 器，ll.底座，12.热端电功测量表，13.热端温度测量表，14.机箱，15.冷端温度测量表，16. 热端温度设定指示表，17.热端温度设定调节旋钮，18.热端温控电缆座，19.热端温度电缆座， 20.冷端温控电缆座，21.冷端温度电缆座，22.冷端温度设定调节旋钮，23.冷端温度设定指 示表。
具体实施方式
在图1中，待测材料(3)的热端装有加热器(9)，靠近热端端面中心处钻有小孔，小孔 内装有热端温控传感器(4)，热端温控传感器(4)和加热器(9)通过电缆与图2中的热端 温控电缆座(18)电连接，图2中的热端温度设定调节旋钮(17)用以调节待测材料(3)的 热端所需达到的温度，其温度值由图2中的热端温度设定指示表(16)显示，加热器(9)的 加热电功由图2中的热端电功测量表(12)显示。待测材料(3)的冷端靠近端面中心处钻有 小孔，小孔内装有冷端温控传感器(5)，待测材料(3)冷端的端面紧帖半导体致冷片(8) 的一面，半导体致冷片(8)的另一面与散热器(10)紧贴，冷端温控传感器(7)和半导体 致冷片(8)通过电缆与图2中的冷端温控电缆座(21)电连接，冷端温度设定调节旋钮(22) 用以调节待测材料(3)的冷端所需达到的温度，其温度值由冷端温度设定指示表(23)显示。 在待测材料(3)的三等分处分别钻有一个小孔，并分别装有热端温度传感器(4)和冷端温 度传感器(5)，热端温度传感器(4)通过电缆与图2中的热端温度电缆座(19)电连接，冷 端温度传感器(5)通过电缆与图2中的冷端温度电缆座(20)电连接，图2中的热端温度测 量表(13)显示图2中的热端温度传感器(20)处的温度，图2中的冷端温度测量表(15) 显示冷端温度传感器(5)处的温度。待测材料(3)的外露部分均用保温材料(6)包裹。加 热器(9)、待测材料(3)、半导体致冷片(8)、散热器(10)通过紧固件与底座(11)连成 一体。如果在t时间，加热器(9)恒温在某一温度T。下消耗的电功为Q加，由图2中的热端 电功测量表(12)显示，加热器(9)恒温在这一温度T。所散失的热量为Qti,由图2中的热端 电功测量表(12)显示，沿待测材料(3)各截面流过的热量为Q =QM-Q散,则有
式中，T,、 T2分别由热端温度测量表(13)、冷端温度测量表(15)显示,测出两温度计的间 距U待测材料(3)的截面积S,根据上式即可求得待测材料(3)在温度7;和7^间的平均导 热系数A。改变加热器(3)的温度或改变冷端温度，即可测出待测材料(3)在其它温度范 围内的导热系数。
权利要求1.一种良导体导热系数测量仪，它含良导体导热系数测试仪、热端温控传感器、待测材料、热端温度传感器、冷端温度传感器、保温材料、冷端温控传感器、半导体致冷片、加热器、散热器、底座，良导体导热系数测试仪含热端电功测量表、热端温度测量表、机箱、冷端温度测量表、热端温度设定指示表、热端温度设定调节旋钮、热端温控电缆座、热端温度电缆座、冷端温控电缆座、冷端温度电缆座、冷端温度设定调节旋钮、冷端温度设定指示表，其特征是待测材料的冷端靠近端面中心处钻有小孔，小孔内装有冷端温控传感器，待测材料冷端的端面紧帖半导体致冷片，半导体致冷片的另一面与散热器紧贴，冷端温控传感器和半导体致冷片通过电缆与冷端温控电缆座电连接，冷端温度设定调节旋钮用以调节加在半导体致冷片上的电压，从而改变待测材料冷端所需达到的温度，其温度值由冷端温度设定指示表显示。
2. 根据权利要求1所述的良导体导热系数测量仪，其特征是待测材料冷端的端面紧帖良 导体材料，良导体材料的另一端与半导体致冷片的一面相接触，半导体致冷片的另一面与散热 器相接触。
3. 根据权利要求1所述的良导体导热系数测量仪，其特征是待测材料冷端的端面紧帖冰面。
4. 根据权利要求l所述的良导体导热系数测量仪，其特征是待测材料冷端的端面紧帖良导 体材料，良导体材料的另一端与冰面相接触。
专利摘要一种良导体导热系数测量仪，主要应用于材料的检测及大、中专院校实验教学。它含良导体导热系数测试仪、热端温控传感器、待测材料、热端温度传感器、冷端温度传感器、保温材料、冷端温控传感器、半导体致冷片、加热器、散热器、底座。待测材料的热端装有加热器，待测材料冷端的端面紧帖半导体致冷片一面，半导体致冷片的另一面与散热器紧贴，冷端温控传感器和半导体致冷片通过电缆与冷端温控电缆座电连接，冷端温度设定调节旋钮用以调节待测材料冷端所需达到的温度。该良导体导热系数测量仪，不仅能任意设定和控制热源的温度，而且能任意设定和控制冷端的温度，还能通过电功测量表测出沿二测温点间传导的热量。
文档编号G01N25/20GK201072411SQ200720063809
公开日2008年6月11日 申请日期2007年7月13日 优先权日2007年7月13日
发明者景 文, 杨国慧, 陈光伟 申请人:陈光伟;文 景;杨国慧