專利名稱：一種良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀,主要應(yīng)用于材料的檢測及大、中專院校實驗
教學(xué)。
背景技術(shù)：
導(dǎo)熱系數(shù)是反映材料熱性能的重要物理量，在科學(xué)實驗和工程設(shè)計中，所用材料的導(dǎo)熱 系數(shù)都需要用實驗的方法進(jìn)行測量。測量良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)的方法有穩(wěn)定法、經(jīng)向流動法、 周期法、熱比較儀法、熱線法等。目前被廣泛采用的是穩(wěn)定法:使熱量沿一均勻的截面積為s 的棒傳導(dǎo)，且熱量流動方向與棒的軸線平行，在棒內(nèi)形成的各等溫面與棒的軸線垂直，若兩 溫度計的間距為Z，則可由下式求得溫度為r,和7^間的平均導(dǎo)熱系數(shù)入
義=g￡
式中，^為在/時間內(nèi)供給的熱量(假定被測棒狀樣品表面和沿溫度計散失的熱量可以略去)。 測量裝置采用蒸汽作為熱源，熱阱則為由一恒壓水槽所控制的流量可以調(diào)節(jié)的流動水，通過 調(diào)節(jié)水的流量，使得r,與r2之差保持恒定，沿二測溫點間傳導(dǎo)的熱量，通過測量在t時間內(nèi) 熱阱流出的水的質(zhì)量求得，測出二測溫點之間的距離￡和被測材料樣品棒的直徑,即可由上式 求得待測材料的導(dǎo)熱系數(shù)。不難看出，上述公知的測量裝置，存在著如下不足采用蒸氣作
為熱源，既危險，又使裝置復(fù)雜化；熱量的測量需要用恒溫恒壓的水通過熱阱流出，既不方 便，又難以保障，是測量誤差的主要來源；更為重要的是，熱源的溫度無法改變，因此，也 就無法測量材料在其它溫度范圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀的不足，本實用新型提供一種良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測 量儀，該良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀，不僅能任意設(shè)定和控制熱源的溫度，而且能任意設(shè)定和控 制冷端的溫度，還能通過電功功率表測出沿二測溫點間傳導(dǎo)的熱量，測量準(zhǔn)確，測量裝置無 需蒸汽裝置和水源，測量簡單、方便。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它含良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測試儀、熱端溫 控傳感器、待測材料、熱端溫度傳感器、冷端溫度傳感器、保溫材料、冷端溫控傳感器、半 導(dǎo)體致冷片、加熱器、散熱器、底座。良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測試儀含熱端電功測量表、熱端溫度 測量表、機(jī)箱、冷端溫度測量表、熱端溫度設(shè)定指示表、熱端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕、熱端溫控 電纜座、熱端溫度電纜座、冷端溫控電纜座、冷端溫度電纜座、冷端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕、冷 端溫度設(shè)定指示表。待測材料的熱端裝有加熱器，靠近端面中心處鉆有小孔，小孔內(nèi)裝有熱 端溫控傳感器，熱端溫控傳感器和加熱器通過電纜與熱端溫控電纜座電連接，熱端溫度設(shè)定 調(diào)節(jié)旋鈕用以調(diào)節(jié)待測材料熱端所需達(dá)到的溫度，其溫度值由熱端溫度設(shè)定指示表顯示，加 熱器的加熱電功由熱端電功測量表顯示。待測材料的冷端靠近端面中心處鉆有小孔，小孔內(nèi)裝有冷端溫控傳感器，待測材料冷端的端面緊帖半導(dǎo)體致冷片一面，半導(dǎo)體致冷片的另一面 與散熱器緊貼，冷端溫控傳感器和半導(dǎo)體致冷片通過電纜與冷端溫控電纜座電連接，冷端溫 度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕用以調(diào)節(jié)待測材料冷端所需達(dá)到的溫度，其溫度值由冷端溫度設(shè)定指示表顯 示。在待測材料的三等分處分別鉆有一個小孔，并分別裝有熱端溫度傳感器和冷端溫度傳感 器，熱端溫度傳感器通過電纜與熱端溫度電纜座電連接，冷端溫度傳感器通過電纜與冷端溫 度電纜座電連接，熱端溫度測量表顯示熱端溫度傳感器處的溫度，冷端溫度測量表顯示冷端 溫度傳感器處的溫度。待測材料的外露部分均用保溫材料包裹。加熱器、待測材料、半導(dǎo)體 致冷片、散熱器通過緊固件與底座連成一體。如果在t時間，加熱器恒溫在某一溫度T。下消耗 的電功為Q力。，加熱器恒溫在這一溫度T。所散失的熱量為Q;s,沿待測材料各截面流過的熱量為
<formula>complex formula see original document page 4</formula>,則有
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式中，T\、 T2分別由熱端溫度測量表、冷端溫度測量表顯示，t時間的CU、 QK由熱端電功測
量表顯示，L為兩溫度計的間距，s為待測材料的截面積，入即為待測材料在溫度r,和r2間的 平均導(dǎo)熱系數(shù)。改變加熱器的溫度或改變冷端溫度，即可測出材料在其它溫度范圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)。
本實用新型的有益效果是，待測材料的冷端靠近端面中心處鉆有小孔，小孔內(nèi)裝有冷端 溫控傳感器，待測材料冷端的端面緊帖半導(dǎo)體致冷片，半導(dǎo)體致冷片的另一面與散熱器緊貼， 冷端溫控傳感器和半導(dǎo)體致冷片通過電纜與冷端溫控電纜座電連接，冷端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕 用以調(diào)節(jié)加在半導(dǎo)體致冷片上的電壓，從而改變待測材料冷端所需達(dá)到的溫度，其溫度值由 冷端溫度設(shè)定指示表顯示，解決了現(xiàn)有儀器采用水冷存在的測量繁雜、溫度不易改變、測量 誤差大的問題。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
圖i是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是

圖1中良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測試儀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測試儀，2.熱端溫控傳感器，3.待測材料，4.熱端溫度傳感器， 5.冷端溫度傳感器，6.保溫材料，7.冷端溫控傳感器，8.半導(dǎo)體致冷片，9.加熱器，10.散熱 器，ll.底座，12.熱端電功測量表，13.熱端溫度測量表，14.機(jī)箱，15.冷端溫度測量表，16. 熱端溫度設(shè)定指示表，17.熱端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕，18.熱端溫控電纜座，19.熱端溫度電纜座， 20.冷端溫控電纜座，21.冷端溫度電纜座，22.冷端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕，23.冷端溫度設(shè)定指 示表。
具體實施方式
在圖1中，待測材料(3)的熱端裝有加熱器(9)，靠近熱端端面中心處鉆有小孔，小孔 內(nèi)裝有熱端溫控傳感器(4)，熱端溫控傳感器(4)和加熱器(9)通過電纜與圖2中的熱端 溫控電纜座(18)電連接，圖2中的熱端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕(17)用以調(diào)節(jié)待測材料(3)的 熱端所需達(dá)到的溫度，其溫度值由圖2中的熱端溫度設(shè)定指示表(16)顯示，加熱器(9)的 加熱電功由圖2中的熱端電功測量表(12)顯示。待測材料(3)的冷端靠近端面中心處鉆有 小孔，小孔內(nèi)裝有冷端溫控傳感器(5)，待測材料(3)冷端的端面緊帖半導(dǎo)體致冷片(8) 的一面，半導(dǎo)體致冷片(8)的另一面與散熱器(10)緊貼，冷端溫控傳感器(7)和半導(dǎo)體 致冷片(8)通過電纜與圖2中的冷端溫控電纜座(21)電連接，冷端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕(22) 用以調(diào)節(jié)待測材料(3)的冷端所需達(dá)到的溫度，其溫度值由冷端溫度設(shè)定指示表(23)顯示。 在待測材料(3)的三等分處分別鉆有一個小孔，并分別裝有熱端溫度傳感器(4)和冷端溫 度傳感器(5)，熱端溫度傳感器(4)通過電纜與圖2中的熱端溫度電纜座(19)電連接，冷 端溫度傳感器(5)通過電纜與圖2中的冷端溫度電纜座(20)電連接，圖2中的熱端溫度測 量表(13)顯示圖2中的熱端溫度傳感器(20)處的溫度，圖2中的冷端溫度測量表(15) 顯示冷端溫度傳感器(5)處的溫度。待測材料(3)的外露部分均用保溫材料(6)包裹。加 熱器(9)、待測材料(3)、半導(dǎo)體致冷片(8)、散熱器(10)通過緊固件與底座(11)連成 一體。如果在t時間，加熱器(9)恒溫在某一溫度T。下消耗的電功為Q加，由圖2中的熱端 電功測量表(12)顯示，加熱器(9)恒溫在這一溫度T。所散失的熱量為Qti,由圖2中的熱端 電功測量表(12)顯示，沿待測材料(3)各截面流過的熱量為Q =QM-Q散,則有
式中，T,、 T2分別由熱端溫度測量表(13)、冷端溫度測量表(15)顯示,測出兩溫度計的間 距U待測材料(3)的截面積S,根據(jù)上式即可求得待測材料(3)在溫度7;和7^間的平均導(dǎo) 熱系數(shù)A。改變加熱器(3)的溫度或改變冷端溫度，即可測出待測材料(3)在其它溫度范 圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)。
權(quán)利要求1.一種良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀，它含良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測試儀、熱端溫控傳感器、待測材料、熱端溫度傳感器、冷端溫度傳感器、保溫材料、冷端溫控傳感器、半導(dǎo)體致冷片、加熱器、散熱器、底座，良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測試儀含熱端電功測量表、熱端溫度測量表、機(jī)箱、冷端溫度測量表、熱端溫度設(shè)定指示表、熱端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕、熱端溫控電纜座、熱端溫度電纜座、冷端溫控電纜座、冷端溫度電纜座、冷端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕、冷端溫度設(shè)定指示表，其特征是待測材料的冷端靠近端面中心處鉆有小孔，小孔內(nèi)裝有冷端溫控傳感器，待測材料冷端的端面緊帖半導(dǎo)體致冷片，半導(dǎo)體致冷片的另一面與散熱器緊貼，冷端溫控傳感器和半導(dǎo)體致冷片通過電纜與冷端溫控電纜座電連接，冷端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕用以調(diào)節(jié)加在半導(dǎo)體致冷片上的電壓，從而改變待測材料冷端所需達(dá)到的溫度，其溫度值由冷端溫度設(shè)定指示表顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀，其特征是待測材料冷端的端面緊帖良 導(dǎo)體材料，良導(dǎo)體材料的另一端與半導(dǎo)體致冷片的一面相接觸，半導(dǎo)體致冷片的另一面與散熱 器相接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀，其特征是待測材料冷端的端面緊帖冰面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀，其特征是待測材料冷端的端面緊帖良導(dǎo) 體材料，良導(dǎo)體材料的另一端與冰面相接觸。
專利摘要一種良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀，主要應(yīng)用于材料的檢測及大、中專院校實驗教學(xué)。它含良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測試儀、熱端溫控傳感器、待測材料、熱端溫度傳感器、冷端溫度傳感器、保溫材料、冷端溫控傳感器、半導(dǎo)體致冷片、加熱器、散熱器、底座。待測材料的熱端裝有加熱器，待測材料冷端的端面緊帖半導(dǎo)體致冷片一面，半導(dǎo)體致冷片的另一面與散熱器緊貼，冷端溫控傳感器和半導(dǎo)體致冷片通過電纜與冷端溫控電纜座電連接，冷端溫度設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕用以調(diào)節(jié)待測材料冷端所需達(dá)到的溫度。該良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測量儀，不僅能任意設(shè)定和控制熱源的溫度，而且能任意設(shè)定和控制冷端的溫度，還能通過電功測量表測出沿二測溫點間傳導(dǎo)的熱量。
文檔編號G01N25/20GK201072411SQ200720063809
公開日2008年6月11日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者景 文, 楊國慧, 陳光偉 申請人:陳光偉;文 景;楊國慧