多层材料测量方法、装置及存储介质

1.本发明涉及热物性测量领域，尤其是涉及一种多层材料测量方法及装置。


背景技术：

2.随着多层材料日益发展，其得到了越来越多的应用。同时随着微电子技术的发展，电子元器件向薄、轻、小、多功能化方向变化，元器件组装密度越来越高，功率器件的散热已成为一个突出问题。多层材料已经成为未来解决电子设备散热问题的关键一环，而当研究人员合成出多层材料后如何准确的测量出多层材料的相关参数至关重要。
3.相关技术中，多层材料相关参数的测量研究多以理论及模拟研究为主，几乎未有相关实验研究，且多层材料的界面热阻量测方法及热波在多层材料之间的传递机理不明，并无有效的测量设备，难以准确得到多层材料的界面热阻及热波在多层材料界面处的传递特性。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术实施例提供一种多层材料测量方法、装置及存储介质，能够同时测量多层材料的界面热阻及热波在多层材料界面处的传递特性，便于后期多层材料的应用。
5.第一方面，本发明给提供一种多层材料测量方法，包括：
6.获取热信号，并控制所述热信号沿第一方向穿过所述多层材料，其中，所述多层材料设有叠层设置的多个子层；
7.获取所述多层材料在第一方向上的温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系；
8.根据所述热信号、所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，计算热阻-传播深度变化关系；
9.根据所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，计算热波传递特性-传播深度变化关系；
10.根据所述热阻-传播深度变化关系和所述热波传递特性-传播深度变化关系，得到所述多层材料的界面热阻及热波在所述多层材料界面处的传递特性。
11.根据本发明第一方面提供的多层材料测量方法，至少具有如下有益效果：该多层材料测量方法控制热信号沿第一方向穿过多层材料，使得多层材料的温度发生改变，获取多层材料在第一方向上的温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系，并进一步通过热信号以及温度随传播深度、时间的变化关系，分别计算热阻-传播深度变化关系和热播传递特性-传播深度变化关系，据此，能够得到热阻和热波在多层材料中的传递特性，并一步分析得到多层材料的界面热阻及热波在多层材料界面处的传递特性，使得用户更加了解多层材料的相关参数，便于后期对多层材料的应用。
12.根据本发明的一些实施例，所述根据所述热信号、所述温度-传播深度变化关系和
所述温度-时间变化关系，计算热阻-传播深度变化关系，包括：
13.根据所述温度-传播深度变化关系，得到所述多层材料在第一方向上的任意两个相邻位置点之间的温度差；
14.根据所述热信号和所述温度-时间变化关系，得到与温度变化趋势对应的热信号幅值；
15.计算每一所述温度差与对应的所述热信号幅值的商，得到与所述第一位置一一对应的热阻，其中，所述第一位置为与所述温度差对应的所述两个相邻位置点之间的中间点；
16.根据多个所述热阻以及对应的所述第一位置，得到所述多层材料在第一方向上的热阻-传播深度变化关系。
17.根据本发明的一些实施例，所述热波传递特性包括至少一种以下热波传递特性：热波幅值、热波相位、热波温度直流分项、热波速度。
18.根据本发明的一些实施例，所述根据所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，计算热波幅值-传播深度变化关系，包括：
19.根据所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，得到所述热波的关系式，其中，所述热波的关系式为：
[0020][0021]
其中，t(
·
)代表所述热波，x为所述热波在所述多层材料中的传播深度，t为所述热波在所述多层材料中的传播时间，j0为所述热信号的初始幅值，ω为所述热信号的角频率，cv为所述多层材料的定热比热容，α为所述多层材料的样品热扩散率，且
[0022]
根据所述热波的关系式，得到热波幅值-传播深度变化关系，其中，所述热波幅值-传播深度变化关系可以表示为：
[0023][0024]
其中，a(
·
)代表所述热波幅值。
[0025]
根据本发明的一些实施例，所述根据所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，计算热波相位-传播深度变化关系，包括：
[0026]
根据所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，得到所述热波的关系式，其中，所述热波的关系式用于表征热波与传播深度和时间之间的关系；
[0027]
根据所述热波的关系式，得到多个所述热波相位，其中，所述热波相位与所述传播深度一一对应；
[0028]
根据多个所述热波相位以及对应的所述传播深度，得到热波相位-传播深度变化关系。
[0029]
根据本发明的一些实施例，所述根据所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，计算热波温度直流分项-传播深度变化关系，包括：
[0030]
根据所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，得到所述热波的关系式，其中，所述热波的关系式用于表征热波与传播深度和时间之间的关系；
[0031]
根据所述热波的关系式，得到多个所述热波的直流分量，其中，所述热波的直流分
量与所述传播深度一一对应；
[0032]
根据多个所述热波的直流分量以及对应的所述传播深度，得到热波温度直流分量-传播深度变化关系。
[0033]
根据本发明的一些实施例，所述根据所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，计算热波速度-传播深度变化关系，包括：
[0034]
获取所述多层材料在第一方向上任意两个相邻位置点的位置距离；
[0035]
获取每一所述位置距离对应的初始温度响应时间差；
[0036]
计算每一所述位置距离和初始响应温度时间差的商，得到第二位置对应的热波速度，其中，所述第二位置为对应的所述位置距离对应的两个相邻位置点之间的中间点；
[0037]
根据多个所述热波速度以及对应所述第二位置，得到所述多层材料在第一方向上的热波速度-传播深度变化关系。
[0038]
根据本发明的一些实施例，所述根据所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，计算热波速度-传播深度变化关系，包括：
[0039]
根据所述温度-传播深度变化关系，得到所述多层材料在第一方向上的温度梯度；
[0040]
根据所述温度-传播深度变化关系，得到所述多层材料在第一方向上的任一位置点的温度；
[0041]
根据所述多层材料在第一方向上的温度梯度以及任一位置点的温度，计算所述多层材料在当前所述位置点的热波速度，其中，所述热波速度可以表示为：
[0042][0043]
其中，v为热波速度，j
t
为热流密度，qv为热容密度，λ为所述多层材料的热导率，ρ为所述多层材料的密度，cv为所述多层材料的定热比热容，α为所述多层材料的样品热扩散率，为所述多层材料在第一方向上的的温度梯度，t为所述多层材料在第一方向上当前所述位置点的温度，所述热波速度与所述多层材料在第一方向上的位置点一一对应；
[0044]
根据所述热波速度，得到所述多层材料在第一方向上的热波速度-传播深度变化关系。
[0045]
第二方面，本发明提供一种多层材料测量装置，包括：
[0046]
加热单元，所述加热单元用于发射热信号并利用所述热信号对所述多层材料进行加热；
[0047]
样品腔单元，所述样品腔单元用于放置所述多层材料；
[0048]
测量单元，所述测量单元用于测量所述多层材料在第一方向上的温度数据；
[0049]
控制处理单元，所述控制处理单元分别于所述加热单元、所述测量单元连接，所述控制处理单元用于获取所述多层材料在第一方向上的温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系，并根据所述热信号、所述温度-传播深度变化关系和所述温度-时间变化关系，计算热阻-传播深度变化关系、热波传递特性-传播深度变化关系，以得到所述多层材料及其界面处的热物性参数。
[0050]
由于第二方面的多层材料测量装置可执行第一方面任一项的多层材料测量方法，因此具有本发明第一方面的所有有益效果。
[0051]
第三方面，本发明提供一种计算机存储介质，包括存储有计算机可执行指令，所述
计算机可执行指令用于执行如第一方面任一项所述的多层材料测量方法。
[0052]
由于第三方面的计算机存储介质可执行如第一方面任一项的多层材料测量方法，因此具有本发明第一方面的所有有益效果。
[0053]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0054]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0055]
图1是本技术实施例提供的多层材料测量装置的结构框图；
[0056]
图2是本技术实施例提供的多层材料测量方法的主要步骤图；
[0057]
图3是本技术实施例提供的多层材料测量方法的计算热阻-传播深度变化关系的步骤图；
[0058]
图4是本技术实施例提供的多层材料测量方法的计算热波幅值-传播深度变化关系的步骤图；
[0059]
图5是本技术实施例提供的多层材料测量方法的计算热波相位-传播深度变化关系的步骤图；
[0060]
图6是本技术实施例提供的多层材料测量方法的热波温度直流分项-传播深度变化关系的步骤图；
[0061]
图7是本技术实施例提供的多层材料测量方法的热波速度-传播深度变化关系的步骤图；
[0062]
图8是本技术实施例提供的多层材料测量方法的热波速度-传播深度变化关系的另一步骤图；
[0063]
图9是本技术实施例提供的多层材料测量装置的结构示意图；
[0064]
图10是本技术实施例提供的热阻-传播深度变化关系的示意图；
[0065]
图11是本技术实施例提供的热波幅值-传播深度变化关系的示意图；
[0066]
图12是本技术实施例提供的热波相位-传播深度变化关系的示意图；
[0067]
图13是本技术实施例提供的热波温度直流分项-传播深度变化关系的示意图；
[0068]
图14是本技术实施例提供的热波速度-传播深度变化关系的示意图。
具体实施方式
[0069]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术实施例。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术实施例的描述。
[0070]
需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0071]
还应当理解，在本技术实施例说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术实施例的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0072]
随着多层材料日益发展，其得到了越来越多的应用。同时随着微电子技术的发展，电子元器件向薄、轻、小、多功能化方向变化，元器件组装密度越来越高，功率器件的散热已成为一个突出问题。多层材料已经成为未来解决电子设备散热问题的关键一环，而当研究人员合成出多层材料后如何准确的测量出多层材料的相关参数至关重要。
[0073]
相关技术中，多层材料相关参数的测量研究多以理论及模拟研究为主，几乎未有相关实验研究，且多层材料的界面热阻量测方法及热波在多层材料之间的传递机理不明，并无有效的测量设备，难以准确得到多层材料的界面热阻及热波在多层材料界面处的传递特性，不利于后期对于多层材料的应用。
[0074]
基于此，本技术实施例提供了一种多层材料测量方法、装置及存储介质。本技术实施例基于显微红外成像技术研究给定热信号在多层材料中的幅值、相位及直流温度分项变化规律，并分析多层材料中的界面热阻及热波在多层材料界面处的传递特性，其中，热波为热信号在多层材料中传递时得到的一个交流信号。
[0075]
下面结合附图，对本技术实施例作进一步阐述。
[0076]
参照图1，图1是本技术实施例提供的多层材料测量装置的结构框图。本技术实施例提供的多层材料测量装置包括样品腔单元、加热单元、测量单元和控制处理单元。
[0077]
其中，加热单元与控制处理单元通信连接，根据来自于控制处理单元发送的控制信号，加热单元发射热信号至样品腔单元中的多层材料，并利用热信号对多层材料的上表面进行加热。
[0078]
需要说明的是，加热单元包括激光加热器和信号发生器，信号发生器用于发射信号，激光加热器用于加热信号发生器所发射的信号，使得加热单元能够发射热信号。
[0079]
样品腔单元用于放置多层材料。
[0080]
需要说明的是，样品腔单元包括真空腔和热沉，真空腔用于放置多层材料，且多层材料放置于热沉的上表面，多层材料放置于真空腔内，能够有效避免由于环境影响的测量数据误差。热沉的温度不随传递到其上的热能的大小变化而变化，这就意味着热沉的性能稳定，能够使多层复合材料的底面温度保持恒定，以减小外界环境温度的影响。
[0081]
需要说明的是，多层材料的表面经过黑漆处理，降低了因光的反射等问题造成的测量误差。
[0082]
测量单元与控制单元通信连接，测量单元用于测量样品腔内多层材料在第一方向上的温度数据，并将相关数据发送给控制处理单元进行处理。
[0083]
需要说明的是，测量单元所测的温度数据包括多层材料在第一方向上的温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系。
[0084]
需要说明的是，测量单元包括红外探头、光功率计和高速红外热像仪。红外探头、光功率计和高速红外热像仪三种装置相互结合，共同用来测量多层材料的温度。
[0085]
控制处理单元分别与加热单元、测量单元通信连接，控制处理单元能够控制加热单元发送热信号沿第一方向穿过所述多层材料，并对来自于测量单元的温度数据进行处理，得到多层材料的界面热阻及热波在多层材料界面处的传递特性，而热波为热信号在多层材料中传递时得到的一个交流信号。
[0086]
在一些实施例中，参照图9，图9是本技术实施例提供的多层材料测量装置的结构示意图。本技术实施例提供的多层材料测量装置包括样品腔单元、加热单元、测量单元和控制处理单元，其中，样品腔单元包括真空腔和热沉，多层材料放置于真空腔内的热沉上，加热单元设置于样品腔单元外部，且加热单元设置于多层材料的正上方，使得加热单元发送的热信号能沿垂直方向通过多层材料，测量单元同样位于样品腔单元外部，测量单元用于测量样品腔内多层材料在第一方向上的温度数据，即多层材料的温度分布信息。控制处理单元对来自于测量单元的温度数据进行处理，得到多层材料的界面热阻及热波在多层材料界面处的传递特性。
[0087]
本技术实施例描述的装置以及应用场景是为了更加清楚的说明本技术实施例的技术方案，并不构成对于本技术实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着系统架构的演变和新应用场景的出现，本技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
[0088]
本领域技术人员可以理解的是，图1中示出的装置结构并不构成对本技术实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0089]
在图1所示的装置结构中，各个模块可以分别调用其储存的多层材料测量程序，以执行类多层材料测量方法。
[0090]
基于上述装置，提出本技术实施例的多层材料测量方法的各个实施例。
[0091]
参照图2，图2是本技术实施例提供的多层材料测量方法的主要步骤图。本技术实施例提供的多层材料测量方法包括但不限于以下步骤：
[0092]
步骤s100、获取热信号，并控制热信号沿第一方向穿过多层材料，其中，多层材料设有叠层设置的多个子层。
[0093]
需要说明的是，第一方向为垂直于多层材料的方向，热信号沿第一方向穿过多层材料，即热信号沿垂直于多层材料的方向，依次穿过叠层设置的多个子层。
[0094]
需要说明的是，多层材料的层数可以为两层、三层等，本技术实施例不对多层材料中子层的数量做限制。
[0095]
需要说明的是，热信号为加热单元所发射的信号。
[0096]
在一些实施例中，采用2个尺寸10mm
×
10mm
×
2mm的铁片作为多层材料，且多层材料的热导率为14.04w/m
·
k，热信号为正弦信号，其振幅为10.02w,频率为0.1hz，则热信号的表达式为：
[0097]
q＝asin(2πft)＝10.02sin(0.2πt)
[0098]
其中，q为热信号，a为热信号的振幅或幅值，f为热信号的频率，π为圆周率，t为时间，且时间的单位为秒。
[0099]
步骤s200、获取多层材料在第一方向上的温度-传播深度变化关系和温度-时间变
化关系。
[0100]
步骤s300、根据热信号、温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系，计算热阻-传播深度变化关系。
[0101]
步骤s400、根据温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系，计算热波传递特性-传播深度变化关系。
[0102]
需要说明的是，热波为热信号在多层材料中传递时得到的一个交流信号。
[0103]
步骤s500、根据热阻-传播深度变化关系和热波传递特性-传播深度变化关系，得到多层材料的界面热阻及热波在多层材料界面处的传递特性。
[0104]
需要说明的是，热波为热信号在多层材料中传递时得到的一个交流信号。
[0105]
在一些实施例中，多层材料间的界面热阻远大于其两侧的子层的热阻，热波的各个特性在多层材料界面处急剧下降，且在下一层子层材料中维持下降后的相关数据。
[0106]
需要说明的是，本技术实施例提供的多层材料测量方法控制热信号沿第一方向穿过多层材料，使得多层材料的温度发生改变，获取多层材料在第一方向上的温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系，并进一步通过温度随传播深度、时间的变化关系，分别计算热阻-传播深度变化关系和热播传递特性-传播深度变化关系，据此，能够得到热阻和热波在多层材料中的传递特性，并一步分析得到多层材料的界面热阻及热波在多层材料界面处的传递特性，使得用户更加了解多层材料的相关参数，便于后期对多层材料的应用。
[0107]
可以理解的是，参照图3，图3是本技术实施例提供的多层材料测量方法的计算热阻-传播深度变化关系的步骤图。步骤s300包括但不限于以下步骤：
[0108]
步骤s310、根据温度-传播深度变化关系，得到多层材料在第一方向上的任意两个相邻位置点之间的温度差。
[0109]
需要说明的是，多层材料在第一方向的两个相邻位置，即为多层材料在传播方向的两个位置点。
[0110]
需要说明的是，当两个相邻位置点之间的距离无限趋近于0时，计算得到的两个相邻位置点的中间点的热阻趋近于其实际热阻值。因此，上述任意两个相邻位置点表示选取的距离无限趋近于0的两个相邻的位置点。
[0111]
需要说明的是，测量装置在测量过程中能够获得图像或视频数据，可通过选取图像或视频数据中的两个相邻像素点以获取多层材料在第一方向上的两个相邻位置点。
[0112]
步骤s320、根据热信号和温度-时间变化关系，得到与温度变化趋势对应的热信号幅值。
[0113]
步骤s330、计算每一温度差与对应的热信号幅值的商，得到与第一位置一一对应的热阻，其中，第一位置为与温度差对应的两个相邻位置点之间的中间点。
[0114]
步骤s340、根据多个热阻以及对应的第一位置，得到多层材料在第一方向上的热阻-传播深度变化关系。
[0115]
需要说明的是，通过计算多层材料在第一方向上所有位置点的热阻，得到多层材料在第一方向上的热阻-传播深度变化关系。而对多层材料在第一方向上所获取的位置点越多时，所得到的热阻-传播深度变化关系也就接近实际变化关系。
[0116]
需要说明的是，计算多层材料在第一方向上的热阻-传播深度变化关系，可以先计算两个相邻位置点之间的温度差随深度变化的关系，再通过计算温度差与热信号幅值的
商，得到热阻-传播深度变化关系。
[0117]
需要说明的是，计算多层材料在第一方向上的热阻-传播深度变化关系，可以先行计算多层材料在第一方向上的每个位置点对应的热阻，以便对热阻-传播深度变化关系进行拟合。
[0118]
需要说明的是，多层材料在第一方向上的热阻的计算关系式为；
[0119][0120]
其中，r为热阻，δt为多层材料在第一方向上的两个相邻位置点之间的温度差，|q|为所施加在多层材料上的热信号的幅值，其单位为w。
[0121]
需要说明的是，参照图10，图10是本技术实施例提供的热阻-传播深度变化关系的示意图。热阻-传播深度变化关系图中的坐标横轴为传播深度，其单位为mm，坐标竖轴为热阻，热阻的单位为k
·
m2/w。根据热阻-传播深度变化关系的示意图，可以得到：对于多层材料为2个尺寸10mm
×
10mm
×
2mm的铁片，每一层子层的热阻随传播深度基本保持不变，第一层子层的热阻为5.81
×
10-6k·
m2/w，第二层子层的热阻为6.00
×
10-6k·
m2/w，在多层材料的界面处，热阻急剧上升，与第一层子层相比，其热阻上升了244.84％，另外，经计算得到多层材料的界面热阻为5.19
×
10-5k·
m2/w。
[0122]
需要说明的是，根据本技术实施例的多层材料测试方法，得到多层材料的界面热阻大于多层材料中各子层的热阻。通过得到的多层材料的界面热阻的性质，能够更深入了解多层材料，便于多层材料的应用。
[0123]
可以理解的是，热波传递特性包括至少一种以下热波传递特性：热波幅值、热波相位、热波温度直流分项、热波速度。
[0124]
可以理解的是，参照图4，图4是本技术实施例提供的多层材料测量方法的计算热波幅值-传播深度变化关系的步骤图。计算热波幅值-传播深度变化关系的方法包括但不限于以下步骤：
[0125]
步骤s411、根据温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系，得到热波的关系式，其中，热波的关系式为：
[0126][0127]
其中，t(
·
)代表热波，x为热波在多层材料中的传播深度，t为热波在多层材料中的传播时间，j0为热信号的初始幅值，ω为热信号的角频率，cv为多层材料的定热比热容，α为多层材料的样品热扩散率，且
[0128]
步骤s412、根据热波的关系式，得到热波幅值-传播深度变化关系，其中，热波幅值-传播深度变化关系可以表示为：
[0129][0130]
其中，a(
·
)代表热波幅值。
[0131]
需要说明的是，参照图11，图11是本技术实施例提供的热波幅值-传播深度变化关
系的示意图。热波幅值-传播深度变化关系的示意图的坐标轴横轴为传播深度，其单位为mm，坐标竖轴为热波幅值，热波幅值单位为w。从图11中可以看出，热波幅值随传播深度的加深而衰减，最后趋于平稳，且热波穿过多层材料的界面后，热波幅值衰减剧烈，衰减比例为45.69％。
[0132]
可以理解的是，参照图5，图5是本技术实施例提供的多层材料测量方法的计算热波相位-传播深度变化关系的步骤图。计算热波相位-传播深度变化关系的方法包括但不限于以下步骤：
[0133]
步骤s421、根据温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系，得到热波的关系式，其中，热波的关系式用于表征热波与传播深度和时间之间的关系。
[0134]
需要说明的是，热播的关系式可以表示为：
[0135][0136]
其中，t(
·
)代表热波，x为热波在多层材料中的传播深度，t为热波在多层材料中的传播时间，j0为热信号的初始幅值，ω为热信号的角频率，cv为多层材料的定热比热容，α为多层材料的样品热扩散率，且
[0137]
步骤s422、根据热波的关系式，得到多个热波相位，其中，热波相位与传播深度一一对应。
[0138]
需要说明的是，对于多层材料在第一方向任一位置点的热波相位的计算，可以通过下式表示：
[0139][0140]
其中，表示为热波相位。
[0141]
步骤s423、根据多个热波相位以及对应的传播深度，得到热波相位-传播深度变化关系。
[0142]
需要说明的是，参照图12，图12是本技术实施例提供的热波相位-传播深度变化关系的示意图。热波相位-传播深度变化关系的示意图的坐标轴横轴为传播深度，其单位为mm，坐标竖轴为热波相位，热波相位单位为
°
。从图12中可以看出，热波相位随传播深度的加深而衰减，且热波穿过多层材料的界面后，热波相位衰减剧烈，衰减比例为6.06％。
[0143]
可以理解的是，参照图6，图6是本技术实施例提供的多层材料测量方法的热波温度直流分项-传播深度变化关系的步骤图。计算热波温度直流分项-传播深度变化关系的方法包括但不限于以下步骤：
[0144]
步骤s431、根据温度-传播深度变化关系和温度-时间变化关系，得到热波的关系式，其中，热波的关系式用于表征热波与传播深度和时间之间的关系。
[0145]
需要说明的是，热播的关系式可以表示为：
[0146][0147]
其中，t(
·
)代表热波，x为热波在多层材料中的传播深度，t为热波在多层材料中
的传播时间，j0为热信号的初始幅值，ω为热信号的角频率，cv为多层材料的定热比热容，α为多层材料的样品热扩散率，且
[0148]
步骤s432、根据热波的关系式，得到多个热波的直流分量，其中，热波的直流分量与传播深度一一对应。
[0149]
需要说明的是，热波的直流分量即热波的平均值。对于多层材料在第一方向任一位置点的热波直流分量的计算，可以通过下式表示：
[0150][0151]
其中，fd为热波的直流分量，t为时间，t(t)为热波在多层材料在第一方向当前位置点的热波随时间变化的关系式。
[0152]
步骤s433、根据多个热波的直流分量以及对应的传播深度，得到热波温度直流分量-传播深度变化关系。
[0153]
需要说明的是，参照图13，图13是本技术实施例提供的热波温度直流分项-传播深度变化关系的示意图。热波相位-热波温度直流分项变化关系的示意图的坐标轴横轴为传播深度，其单位为mm，坐标竖轴为热波温度直流分项，热波相位单位为℃。从图13中可以看出，热波温度直流分项随传播深度的加深而衰减，且热波穿过多层材料的界面后，热波温度直流分项衰减剧烈，衰减比例为7.3％。
[0154]
可以理解的是，参照图7，图7是本技术实施例提供的多层材料测量方法的热波速度-传播深度变化关系的步骤图。计算热波速度-传播深度变化关系的方法步骤包括但不限于以下步骤：
[0155]
步骤s441、获取多层材料在第一方向上任意两个相邻位置点的位置距离。
[0156]
需要说明的是，多层材料在第一方向的两个相邻位置，即为多层材料在传播方向的两个位置点。
[0157]
需要说明的是，当两个相邻位置点之间的距离无限趋近于0时，计算得到的两个相邻位置点的中间点的热阻趋近于其实际热阻值。因此，上述任意两个相邻位置点表示选取的距离无限趋近于0的两个相邻的位置点。
[0158]
需要说明的是，测量装置在测量过程中能够获得图像或视频数据，可通过选取图像或视频数据中的两个相邻像素点以获取多层材料在第一方向上的两个相邻位置点。
[0159]
步骤s442、获取每一位置距离对应的初始温度响应时间差。
[0160]
需要说明的是，初始温度响应时间差，即位置距离对应的两个相邻位置点的温度首次因热波的传递而变化的时间差。
[0161]
步骤s443、计算每一位置距离和初始响应温度时间差的商，得到第二位置对应的热波速度，其中，第二位置为对应的位置距离对应的两个相邻位置点之间的中间点。
[0162]
步骤s444、根据多个热波速度以及对应第二位置，得到多层材料在第一方向上的热波速度-传播深度变化关系。
[0163]
需要说明的是，两个相邻两个位置点的中间点的热波速度的计算关系式如下：
[0164][0165]
其中，v为热波速度，l为多层材料在第一方向上相邻两个位置点的距离，单位为
mm，δt为当前相邻两个位置点的初始温度响应时间差，单位为s。
[0166]
可以理解的是，参照图8，图8是本技术实施例提供的多层材料测量方法的热波速度-传播深度变化关系的另一步骤图。计算热波速度-传播深度变化关系的方法步骤包括但不限于以下步骤：
[0167]
步骤s451、根据温度-传播深度变化关系，得到多层材料在第一方向上的温度梯度。
[0168]
步骤s452、根据温度-传播深度变化关系，得到多层材料在第一方向上的任一位置点的温度。
[0169]
步骤s453、根据多层材料在第一方向上的温度梯度以及任一位置点的温度，计算多层材料在当前位置点的热波速度，其中，热波速度可以表示为：
[0170][0171]
其中，v为热波速度，j
t
为热流密度，qv为热容密度，λ为多层材料的热导率，ρ为多层材料的密度，cv为多层材料的定热比热容，α为多层材料的样品热扩散率，为多层材料在第一方向上的的温度梯度，t为多层材料在第一方向上当前位置点的温度，热波速度与多层材料在第一方向上的位置点一一对应。
[0172]
步骤s454、根据热波速度，得到多层材料在第一方向上的热波速度-传播深度变化关系。
[0173]
需要说明的是，参照图14，图14是本技术实施例提供的热波速度-传播深度变化关系的示意图。热波速度-热波温度直流分项变化关系的示意图的坐标轴横轴为传播深度，其单位为mm，坐标竖轴为热波速度，热波相位单位为mm/s。图14中v-formula为通过步骤s451至步骤s454对热波速度-传播深度变化关系所进行拟合得到的曲线，v-real为通过步骤s441至步骤s444所得到的热波速度-传播深度变化关系曲线。其中，v-formula更接近于通过公示拟合得到的数据，而v-real相关数据的处理较为简单，更加接近于真实得到的数据。从图14中可以得到，v-formula、v-real两种方式所得到的热波速度-传播深度变化关系相差不大，二者较为吻合。且热波在多层材料界面处的传播速度较在子层中的传播速度快。
[0174]
本技术实施例所提供的多层材料测量方法得到的多层材料的界面热阻远高于两侧子层的热阻，热波为交流信号，其在多层材料界面处的传递特性为：热波的幅值、相位、直流项温度随传播深度增加而衰减；穿过界面后，热信号的幅值、相位、直流项温度均有大幅衰减。热波在多层材料界面处的传播速度较在子层中的传播速度快，通过步骤s451至步骤s454、步骤s441至步骤s444两种方式所得到的的热波速度相差不大。
[0175]
另外，本技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时如步骤s100至步骤s500的多层材料测量方法。
[0176]
处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
[0177]
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络
连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0178]
实现上述实施例的多层材料测量方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例中的多层材料车里，例如，执行以上描述的图2中的方法步骤s100至s500。
[0179]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0180]
此外，本技术实施例的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的多层材料测量方法，例如，执行以上描述的图2中的方法步骤s100至s500、图3中的方法步骤s310至s340、图4中的方法步骤s411至s412、图5中的方法步骤s421和s423、图6中的方法步骤s431至s433、图7中的方法步骤s441至s444、图8中的方法步骤s451至s454。
[0181]
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
[0182]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。