一种基于稳态热流法的导热系数测量装置的制作方法

本技术属于导热系数测量装置，涉及一种稳态热流法导热系数测量装置。

背景技术：

1、近年来，随着高性能计算的发展、电池、电子封装等相关设备的普及以及电池元件功率的增大，降低系统热量损失变得越来越重要。降低能量损失的关键问题之一是要得到各类材料的热物理性质，如导热系数和热阻等。

2、稳态法测量固体导热系数的方法有防护热板法和热流法等。防护热板法导热系数测量装置和平板热流计法导热系数测量仪主要针对保温材料，测试范围小，测试速度慢。通用热流计导热系数测量仪需求样品尺寸小，但是需要大量的标准样品对系统进行标定，测试效率低。

3、另一方面，对于导热硅胶、导热垫片等热界面材料，由于材料尺寸小、厚度薄、样品热阻低，对其进行测试时往往需要设备能够实时自动高精度测量样品厚度。而采用人工加压或者气动、液压加压的传统仪器，难以准确的对样品加载力和厚度进行准确控制和测量。同时完全依照astm d5470标准设计的热流法导热系数测量仪仅采用两点温差计算热流密度，使得结果容易受到传感器测量波动的影响，也容易影响测量结果的可靠性。

4、因而，有必要设计一种能够自动控制和高精度测厚的热流法导热系数测量仪，以满足生产、计量和科研工作对小尺寸样品导热系数测试的需求。

技术实现思路

1、基于以上因素，本实用新型专利建立了一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，以解决现有装置自动测压测厚精度低，测试结果容易受传感器测温误差影响的问题。本实用新型建立的热流法导热系数测量装置可方便地应用于小尺寸的热界面材料的导热系数测量，测试对象可为固体、膏体、粉末等材质。

2、为实现上述目的，本实用新型专利设计了稳定的装置机构，同时采用步进电机加载压紧力、称重传感器测量压紧力和激光位移传感器测量样品厚度，以提高加载和测厚的准确性；同时上下对称的布置多点传感器测温，从而可以通过线性回归方法计算相关参数，以减小传感器测量波动对导热系数测量结果的影响。

3、一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，包括：

4、底板，与所述底板连接的支撑组件；

5、所述支撑组件横向方向设置托板，所述托板将支撑组件分为上腔体和下腔体，所述上腔体内设置抵压组件，所述下腔体内设置上计量组件和下计量组件；所述上计量组件通过托板与抵压组件联动；

6、所述上计量组件和下计量组件的连接中间区域设置被测样品放置区域。

7、在本实用新型的一个优选实施例中，所述上计量组件和/或下计量组件的侧壁安装有位移传感器。

8、在本实用新型的一个优选实施例中，所述上计量组件内嵌加热组件以产生高温，所述下计量组件内嵌循环冷却工质以产生低温。

9、在本实用新型的一个优选实施例中，冷端通过外接水浴进行温度控制，低温的控温范围为5～95℃，热端采用电加热进行温度控制，高温控温范围为室温～120℃。

10、在本实用新型的一个优选实施例中，所述下计量组件包括下计量棒，测试粉末或者凝胶类样品时，将样品框安装在下计量棒上，被测样品填充在样品框内；测试固体样品时，直接将被测样品放置在下计量棒上。

11、在本实用新型的一个优选实施例中，所述上计量组件包括上计量棒，所述下计量组件包括下计量棒，所述上计量棒与下计量棒对称设置。

12、在本实用新型的一个优选实施例中，所述抵压组件包括电机，所述电机驱动t型丝杆上下运动；丝杆通过万向节与称重传感器连接，称重传感器为双面法兰拉压力传感器，分别连接了万向节和托板，可带动托板下方的机构运动，并可测出托板对称重传感器的作用力。

13、在本实用新型的一个优选实施例中，所述上计量棒和下计量棒中各布置了4个铂电阻温度计，一共8个铂电阻温度计，对其编号为1～8号，其测量得到的温度分别为t1～t8。

14、与现有技术相比，本实用新型专利可以高精度的自动测量小尺寸样品在不同温度不同压紧力下的厚度，同时能够避免传感器测温波动对测量结果的影响，具有高度自动化的特征和高精度的测量结果。

技术特征：

1.一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，其特征在于，所述上计量组件和/或下计量组件的侧壁安装有位移传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，其特征在于，所述上计量组件内嵌加热组件以产生高温，所述下计量组件内嵌循环冷却工质以产生低温。

4.根据权利要求3所述的一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，其特征在于，冷端通过外接水浴进行温度控制，低温的控温范围为5～95℃，热端采用电加热进行温度控制，高温控温范围为室温～120℃。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，其特征在于，所述下计量组件包括下计量棒，测试粉末或者凝胶类样品时，将样品框安装在下计量棒上，被测样品填充在样品框内；测试固体样品时，直接将被测样品放置在下计量棒上。

6.根据权利要求5所述的一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，其特征在于，所述上计量组件包括上计量棒，所述下计量组件包括下计量棒，所述上计量棒与下计量棒对称设置。

7.根据权利要求1所述的一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，其特征在于，所述抵压组件包括电机，所述电机驱动t型丝杆上下运动；丝杆通过万向节与称重传感器连接，称重传感器为双面法兰拉压力传感器，分别连接了万向节和托板，可带动托板下方的机构运动，并可测出托板对称重传感器的作用力。

8.根据权利要求6所述的一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，其特征在于，所述上计量棒和下计量棒中各布置了4个铂电阻温度计，一共8个铂电阻温度计，对其编号为1～8号，其测量得到的温度分别为t1～t8。

技术总结
本技术公开了一种基于稳态热流法的导热系数测量装置，包括：底板，与所述底板连接的支撑组件；所述支撑组件横向方向设置托板，所述托板将支撑组件分为上腔体和下腔体，所述上腔体内设置抵压组件，所述下腔体内设置上计量组件和下计量组件；所述上计量组件通过托板与抵压组件联动；所述上计量组件和下计量组件的连接中间区域设置被测样品放置区域。本技术可方便地应用于小尺寸的热界面材料的导热系数测量，测试对象可为固体、膏体、粉末等材质。

技术研发人员：何超,齐海萍,秦仁兵,刘星
受保护的技术使用者：西安夏溪电子科技有限公司
技术研发日：20220929
技术公布日：2024/1/12