.....n，i分别表示标定铜 环热流计、内环测试件、外环测试件，n表示该试件内测温传感器的数目。
[0024] 第立步，计算待求结合面间的温差A T
[0025] 由第二步测得，半径为Ry的温度Tu，根据温度沿径向一维导热分布规律：
【主权项】
1. 一种圆柱套筒壁间结合面接触热阻测试装置，其特征在于：该测试装置包括测温传 感器（1)、上隔热装置（2)、冷却环（3)、外环测试件（4)、内环测试件（5)、下隔热装置（6)、 环形待测结合面（7)、标定铜环热流计（8)、加热装置（9)、导热硅脂（10);具体而言，冷却环 (3)为该测试装置的环形外壳，在冷却环（3)内部沿冷却环（3)的内壁至中心方向依次套 置外环测试件（4)、内环测试件（5)、标定铜环热流计（8);所述标定铜环热流计（8)中心处 设有加热装置（9);上隔热装置（2)设置在冷却环（3)顶部，下隔热装置（6)设置在冷却环 (3) 底部；上隔热装置（2)、下隔热装置（6)均采用以纳米二氧化硅气凝胶为主体材料的气 凝胶毡，在内环测试件（5)和外环测试件（4)套环内部设置有多个测温传感器（1)，测温传 感器（1)选用体积小、精度高、接线方便的DS18B20 ;多个测温传感器（1)与计算机终端连 接； 标定铜环热流计（8)与内环测试件（5)之间涂有导热硅脂（10); 所述测试装置整体置于真空腔体（11)内，真空腔体（11)固定在底座12上。
2. -种圆柱套筒壁间结合面接触热阻测试方法，其特征在于：多个测温传感器（1) 一 同与计算机终端连接，用于显示各测温点的温度值；通过加热装置（9)对整个装置予以加 热，待温度示数稳定即温度变化在〇. 5°C之后，记录各测试点温度；所述测点温度包括，标 定铜环热流计（8)上各测点温度，内环测试件（5)各测点温度，外环测试件（4)各测点温 度；将内环测试件（5)和外环测试件（4)上所测得的各点温度进行最小二乘法曲线拟合，得 到拟合方程，根据所得拟合方程分别将内环测试件（5)和外环测试件（4)接触界面处的半 径带入方程，得到内环测试件（5)和外环测试件（4)接触界面处的温度值，求差得到接触界 面处的温降；根据单位长度的径向一维导热线热流密度公式，由标定铜环热流计（8)上所 测得的各点温度，求得内环测试件（5)和外环测试件（4)接触界面处的热流密度；根据所 求接触界面处的温降和热流密度，由接触热阻的计算公式得内环测试件（5)和外环测试件 (4) 接触界面处的接触热阻，同时根据径向一维导热导热系数的规律亦可求出内环测试件 (5) 和外环测试件（4)的导热系数；通过各测点温度值、试件表面的粗糙度Ra、圆柱套筒壁 间的配合关系等参数的变化，可测得不同参数关系下圆柱套筒壁间结合面接触热阻R的函 数关系。
3. 根据权利要求1所述的一种圆柱套筒壁间结合面接触热阻测试装置，其特征在于： 测温传感器（1)的位置布置满足如下关系：为了尽可能减少嵌入式测温传感器对温度场的 影响，在满足测试要求的情况下少布置传感器；为了测试所得温度梯度温服更加准确，在同 一件内的不同半径间距结合传感器数量设置较大距离；为了减小同一横截面内同一径向方 向布置多个测温传感器对试件温度场的影响，测温传感器的布点尽可能不在同一横截面的 同一径向方向；测温传感器的布置尽量在同一平面上，以减小测量误差。
4. 根据权利要求2所述的一种圆柱套筒壁间结合面接触热阻测试方法，其特征在于： 该方法的实施流程如下， 第一步，测试试件和设备的准备 取两个相互接触有一定厚度的筒形测试试件，即外环测试件（4)、内环测试件（5);力口 工出标定铜环热流计（8)置于内环试件（5)内部，与之紧密贴合；整个测试装置的轴向上下 两端分别设置上隔热装置（2)、下隔热装置（6)，以保证热流方向沿径向传播；标定铜环热 流计8内部设置加热装置，外环测试件⑷外设置冷却环（3)，以形成温度梯度；在标定铜 热流计（8)不同半径处、内环测试件（5)不同半径处、外环测试件（4)不同半径处分别设置 测温传感器1，用于测试径向温度； 将整个测试设备置于真空腔体（11)内，最大限度的减少空气对流传热对测试的影响； 第二步，加热装置通电，对热流计加热，采集测点温度 通过加热装置（9)对热流计及试件加热，待温度示数稳定即温度变化在0.5°C之后，记 录各测试点温度；所属测点温度包括，标定铜环热流计上各测点温度，内环测试件各测点温 度，外环测试件各测点温度；由Tij表示，i= 1，2, 3,j= 1，2,......n，i分别表示标定铜环 热流计、内环测试件、外环测试件，n表示该试件内测温传感器的数目； 第三步，计算待求结合面间的温差AT 由第二步测得，半径为&的温度Tu，根据温度沿径向一维导热分布规律：
以内环测试件（5)为例由所测值应用最小二乘法进行曲线拟合； 内环测试件各测点半径为&_，测点温度为Ty令X=InR，列表如下：
根据T=T(R)，可设拟合方程为： T(X) =a+bX(1) 令
对参数求偏导数等于〇 :
由式⑶可得参数a，b:
代入方程⑴得：
参数代换后得：
对于外环测试件，同理可得：
将待求结合面处的半径带入上述方程，可求的待求结合面处的温差：AT= t2(Rx)-t3(Rx)； 第四步，计算结合面径向热流密度 由单位长度的径向一维导热线热流密度
^A为导热率，Tp1~2为两点温 度，札、馬为测温点半径；对于n个测温点的标定铜环热流计，则有： 平均线热流密度
得结合面热流密度：
第五步，计算结合面接触热阻 结合面接触热阻是接触热导h。的倒数：
第六步，计算内外环试件的导热系数 除此之外，可根据径向一维导热导热系数的规律，将公式（8)带入，得内外环试件的导 热系数：
〇
【专利摘要】圆柱套筒壁间结合面接触热阻测试方法及装置，本发明将外环测试件，内环测试件和标定的铜环依次相套连接营造出沿环状试件径向传导的一维稳态导热环境。利用布置在径向不同半径上的测温传感器，测量上述各试件不同半径的温度，将两测试件上所测温度值利用数值方法进行拟合，并外推至接触结合面处，得到接触结合面处的温降；利用标定铜环上所测温度，根据单位长度上径向一维导热线热流密度公式，得到接触结合面处的热流密度。最后，由接触热阻是接触热导的倒数得到接触结合面处的接触热阻；同时，也可根据径向一维导热导热系数的规律，得内外环试件的导热系数。
【IPC分类】G01N25-20
【公开号】CN104569045
【申请号】CN201510018919
【发明人】刘志峰, 马澄宇, 赵永胜
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月14日