CN105548246B - 稳态法导热系数测量实验系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了稳态法导热系数测量实验系统及测量方法；系统包括依次连接的待测装置、下位机和上位机；所述待测装置包括：自上而下同轴紧贴平行放置的发热盘、样品盘和散热盘，所述发热盘通过加热控温模块控制加热；所述发热盘通过第一温度传感器与下位机连接，所述散热盘通过第二温度传感器与下位机连接；上位机通过发送控制指令，告知下位机对待测装置进行热平衡数据采集或者散热曲线数据采集。本发明的有益效果：它具有有效提高测量结果的精度和准确性的优点。

Description

稳态法导热系数测量实验系统及测量方法

技术领域

本发明涉及一种稳态法导热系数测量实验系统及测量方法。

背景技术

目前导热系数的测量中，通常采用单个热电偶(如铜-康铜等)，或者单个Pt电阻进行温度的测量。采用热电偶测量时，首先需要调好冰水混合物(即温度基准)，根据金属材料的热电效应，热电偶两端分别与冰水混合物和待测物体接触时可形成温差电动势，通过测量温差电动势，达到测量温度的目的。由于金属材料的温差系数较小，加上外界环境温度的影响，测量得到的电动势往往只有几个毫伏，记录的数据往往会有上下起伏的变化，影响平衡状态的判断，进而影响测量的精度。同样采用铂电阻(如Pt100、Pt1000)测量，利用了类似热敏电阻阻值随温度变化的性质，将电阻阻值转换为对应的温度，这样经过计算的温度误差比较大；虽然它的线性好，但是它的热响应慢。

目前测量实验仪器中多采用单个热电偶或者Pt电阻，操作时需将传感器在发热盘、散热盘之间更换，操作繁琐，易于受环境的影响，通过单个传感器测的有限几组数据不能准确判定系统是否达到平衡状态，计时基本采用秒表计时，人工对温度进行采集和记录，通过手工作图法或者逐差法求得散热速率，最后求得的导热系数误差往往偏大。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种稳态法导热系数测量实验系统及测量方法，它具有有效提高测量结果的精度和准确性的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种稳态法导热系数测量实验系统，包括：依次连接的待测装置、下位机和上位机；

所述待测装置包括：自上而下同轴紧贴平行放置的发热盘、样品盘和散热盘，所述发热盘通过加热控温模块控制加热；所述发热盘通过第一温度传感器与下位机连接，所述散热盘通过第二温度传感器与下位机连接；

上位机通过发送控制指令，告知下位机对待测装置进行热平衡数据采集或者散热曲线数据采集。

所述下位机与上位机之间通过串口进行通信，采用串口转USB电路，直接连接上位机电脑的USB插孔。

所述加热控温模块包括：隔离变压器，所述隔离变压器的一端与220V交流电连接，所述隔离变压器的另外一端与加热棒连接，所述变压器与加热棒连接线路上设有继电器，所述继电器由PID控制器控制，PID控制器控制继电器来驱动加热棒对发热盘加热，所述PID控制器还与加热棒连接，采集加热棒的温度，实现温度的控制。

所述隔离变压器将220V交流电转换为36V、24V两种不同的交变电压；用户根据不同的加热需要进行选择。

所述上位机是人机交互系统，包括控制单元，所述控制单元分别与热平衡数据采集及平衡判断模块、存储计算模块、散热曲线数据采集存储模块、发送控制指令模块和数据合成转换模块连接，其中，所述热平衡数据采集及平衡判断模块还分别与热平衡数据坐标跟踪作图模块和加热数据Excel导出模块连接；所述散热曲线数据采集存储模块还分别与散热曲线的坐标跟踪作图曲线拟合模块和散热数据Excel导出模块连接。

控制指令发送模块和数据转换运算模块均与下位机连接。

所述热平衡数据采集及平衡判断模块，用于加热数据采集及平衡的判断；

所述存储计算模块，用于加热过程中存储达到平衡温度数据的存储及平衡点的计算、散热过程中平衡点散热速率的计算、最终导热系数的计算；

所述散热曲线数据采集存储模块，用于散热曲线的温度-时间数据采集存储；

所述发送控制指令模块，用于发送控制指令给下位机，指示下位机发送加热过程数据还是散热过程数据；

所述数据合成运算模块，完成对下位机发送的低八位、高八位温度数据的合成运算；

所述热平衡数据坐标跟踪作图模块，用于加热过程的发热盘、散热盘温度-时间坐标跟踪作图；

所述加热数据Excel导出模块，用于对加热过程的温度-时间坐标数据导入Excel中以进行分析；

所述散热曲线坐标跟踪作图及曲线拟合模块，用于对散热过程的温度-时间坐标数据跟踪作图；

所述散热数据Excel导出模块，用于对散热过程的温度-时间坐标数据导入Excel进行分析。

所述下位机包括单片机，所述单片机分别与时钟电路、复位电路、蜂鸣报警电路、液晶显示电路和串口转USB电路连接，单片机与液晶显示器连接，单片机通过串口转USB电路直接与上位机连接。

一种稳态法导热系数测量实验系统的测量方法，包括以下步骤：

步骤(1)：加热控温模块的加热棒对发热盘进行第一加热过程，热量通过样品盘传到散热盘；

步骤(2)：通过第一温度传感器检测发热盘的温度，通过第二温度传感器检测散热盘的温度，第一、第二温度传感器采集的温度都传输给下位机进行处理，并通过下位机连接的液晶显示器显示；

步骤(3)：下位机处理后的数据传输给上位机，在上位机中，温度-时间数据以曲线方式在直角坐标系显示；根据曲线直观判断是否达到平衡状态；

若达到平衡状态，则下位机采集达到平衡状态的温度数据：发热盘T₁和散热盘T₂，分别存于两数组中，通过分别求取两组数的平均值，获得发热盘平衡温度值和散热盘平衡温度值

步骤(4)：将发热盘和散热盘直接接触加热，实现第二加热过程，当加热到设定曲线温度采集范围的上限值时，下位机发出报警信号；下位机发出报警信号后，分离加热盘和散热盘，散热盘转入散热过程；

此时下位机开始记录散热盘的散热曲线数据并送上位机；由上位机完成散热曲线的采集；

步骤(5)：当加热到设定曲线温度采集范围的下限值时，下位机发出报警信号，并停止记录散热曲线数据；

步骤(6)：将采集的数据存储显示于坐标系中，作出散热曲线，基于最小二乘法的二次多项式拟合，得出散热曲线方程，在散热曲线上查找点，并求该点切线斜率，切线斜率即为代入傅里叶热传导方程计算出导热系数λ。

所述散热曲线温度采集的范围是指在平衡点温度值上下浮动设定温度值。

所述傅里叶热传导方程：

其中R_B为样品盘的半径，R_C为散热盘的半径，h_B为样品盘的厚度，h_C为散热盘的厚度，m为散热盘的质量，c₀为散热盘的比热容。

本发明的有益效果：

1.可实现加热装置的高精度温度控制，利于系统实现平衡状态，进一步减小环境温度的影响误差，；

2.由曲线可直观判断系统是否达到平衡状态，进而获得较为准确的平衡点温度

3.可设定采样时间间隔进行数据采集，采用最小二乘法的二次多项式拟合散热曲线，符合散热盘与室温温差相差越大，散热速率越快，接近室温散热速率变慢的实际物理过程。

4.利用计算机进行数据处理，提高了测量的精度，提高了实验测量的自动化程度。

附图说明

图1为本发明测量示意图；

图2为本发明的系统框图；

图3(a)为本发明的图2的加热控温模块；

图3(b)为本发明的图2的上位机内部模块示意图；

图3(c)为本发明的图2的下位机内部模块示意图；

图4为本发明的上位机显示界面示意图；

图5(a)和图5(b)为本发明的上位机程序设计流程图；

图6为下位机程序设计框图；

图7为上下盘数据采集及平衡判断示意图；

图8为数据Excel导出及分析；

图9为散热曲线采集及计算截图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，将发热盘、样品盘、散热盘三者自上向下同轴紧密贴合放置。

如图2所示是整个测量系统的框图。由加热部分实现对发热盘的控温加热，热量由发热盘经过样品盘传到散热盘，形成稳定的热传导过程；采用了两个数字温度传感器(DS18B20)，同时采集上、下(发热、散热盘)温度，温度转换延时时间仅为750ms，并可软件设定采样时间间隔，将采集的温度，通过单片机处理后送上位机，同时送液晶显示部分进行温度的实时显示。整个实验过程包括了两个加热阶段和一个散热阶段。第一个加热阶段主要是通过采集两盘的加热温度曲线，判断是否达到平衡状态。一旦判断达到平衡状态，则可进行相应的平衡温度的计算；第二个加热过程，是发热盘与散热盘接触的加热过程，目的是使散热盘升温；散热阶段目的是研究散热盘从高于的温度点进行自然散热冷却直到温度比低10℃时的过程；

用户由上位机VB设计的人机交互界面，通过发送控制指令，指示下位机发送数据是加热过程数据还是散热曲线数据；上位机调用数据合成转换模块处理温度数据，并调用相应的跟踪作图模块进行作图；在加热部分，需要实时动态显示发热盘、散热盘两传感器测量的温度曲线，采用了两数组存储，由热平衡数据坐标跟踪作图模块通过间隔轮流依次跟踪坐标作图，完成发热盘、散热盘曲线。一旦判断平衡状态，由存储计算模块通过截取数据求平均值的方法获得平衡时发热盘、散热盘温度值而散热过程，只需采集散热盘温度获得温度-时间曲线。由单片机直接设定散热温度采集的范围，将采集的数据存储显示于坐标系中，作出散热曲线，基于最小二乘法的二次多项式拟合，得出散热曲线方程，在散热曲线上查找点，并求该点切线斜率，切线斜率即为代入傅里叶热传导方程计算出导热系数λ。

图3(a)即为图2中的加热部分，通过隔离变压器将220V的交流电转换为36V、24V两种不同的交变电压；由智能PID温度控制器根据加热需求，控制继电器来驱动加热棒对加热盘实现较高精度的智能加热，实现不同的温度下的热平衡。

图3(b)所述上位机是一个人机交互系统，包括发送控制指令模块、数据合成转换模块、热平衡数据采集及平衡判断模块、热平衡数据坐标跟踪作图模块、散热曲线数据采集及存储模块、散热曲线坐标跟踪作图及曲线拟合模块、存储计算模块、加热数据Excel导出模块、散热数据Excel导出模块等。

上位机通过发送控制指令，告知下位机进行热平衡数据采集或者散热曲线数据采集。因传感器DS18B20可提供16位两个字节的二进制数据，温度的读取传输分两次，先输出低八位，后输出高八位；因而数据是首先通过数据转换运算模块进行处理；将发热盘、散热盘两传感器采集的数据利用热平衡数据坐标跟踪作图模块，以计时时间为横坐标、温度值为纵坐标，在坐标系中作图，通过采集两盘温度曲线，即两温度曲线均起伏不明显时，直观判断系统达到平衡状态，一旦判断平衡状态，由存储计算模块通过截取数据求平均值的方法获得平衡时两盘温度值采集的温度可以通过加热数据Excel导出模块导出。散热曲线的数据采集，不仅通过散热曲线坐标跟踪作图模块进行了作图，还进行了曲线方程的拟合；由数据Excel导出分析，最终确定了采用最小二乘法的二次多项式拟合，可得到散热曲线的方程，通过存储计算模块求得平衡点的切线斜率及最终的导热系数λ。

图3(c)所述下位机是以单片机STC89C52为核心的数据采集装置，所述单片机STC89C52分别与基本的时钟电路、复位电路、报警电路、液晶显示电路，并通过串口转USB模块直接与上位机连接。

导热系数是表征物质材料热传导性能的重要物理量。其大小不仅与物质本身的性质有关，还与物质所处的状态(压力、温度、湿度、密度等)有关，在科学实验和工程技术中，对材料的导热系数通常采用实验的方法测定。实验方法分为稳态法和动态法，动态法通常用于热的良导体或在高温度条件下的测量。实验室对于热的不良导体的导热系数测量通常采用稳态法。

稳态法测量不良导体的导热系数基于傅里叶热传导方程，即

只要测量出垂直于热传导方向上的两个截面的温度截面面积S，两截面的厚度h，传热速率即可计算出导热系数λ。

当发热盘、样品盘、散热盘三者达到平衡状态时，将所测量样品的传热速率等效为散热盘的散热速率；散热速率其中m为散热盘的质量，c₀为散热盘的比热容；可通过研究散热盘的散热温度曲线，由平衡点的切线斜率求得。因为实际的热传递过程中散热铜盘的上表面没有散热，根据散热速率同散热面积成正比，进行面积的修正，最后代入傅里叶热传导方程，可以得到导热系数的计算公式

其中R_B、R_C为样品盘和散热盘的半径，h_B、h_C为样品盘和散热盘的厚度，m为散热盘的质量，c₀为散热盘的比热容。式(2)表明，获得导热系数的关键是得到平衡状态的及平衡点处的散热曲线切线斜率

图4为由VB编程设计的人机交互界面，按照实现功能整个界面分为三个部分。第一部分功能是通过曲线直观判断是否达到平衡状态及利用求平均值获得平衡点温度。第二部分为散热曲线以及温度值MSFlexGrid表格存储部分。第三部分为计算功能区，可实现拟合函数方程、平衡点处的斜率计算、导热系数的计算。对于不同样品参数散热盘的参数，将样品及散热盘的参数直接输入界面的文本框，完成相应的计算。

整个测量过程分为两个加热和一个散热三部分。首先，通过PID控制器实现发热盘的高精度温度加热控制，便于实现某个温度点上的热平衡状态。由两个传感器DS18B20对上下盘温度数据分别进行采集并显示于上位机界面。由曲线直观判断平衡状态。一旦判断出平衡状态，由采集存储计算模块自动记录平衡点温度值(发热盘散热盘)，并自动确定散热曲线的温度测量范围，即平衡点上下浮动将发热盘、散热盘直接接触加热，当加热到记录平衡点时，下位机机自动发出报警，开始自动记录数据并将其显示第二部分的于散热界面，直到温度等于时，数据采集自动结束，同样单片机驱动蜂鸣报警电路报警。由坐标跟踪作图及散热曲线拟合模块基于最小二乘法进行曲线的二次多项式拟合，根据自动记录的平衡点坐标，求出该点切线斜率，即为散热速率，最终根据测量的样品、散热盘的半径厚度等参数，通过计算模块自动计算得出样品的导热系数。

图5(a)和图5(b)是整个上位机程序设计框图。

图5(a)为加热过程的程序设计框图；

步骤(5a-1)：下位机复位，进行初始化操作；

步骤(5a-2)：检测第一、第二温度传感器的状态；若第一、第二温度传感器准备好，则进行数据采集，并将数据处理后通过串口发送到上位机，并直接在上位机VB界面中以温度曲线显示；同时为了实现发热盘和散热盘温度曲线的同时作图，通过上位机发出的不同指令，发热盘和散热盘温度数据采取间隔发送。

步骤(5a-3)：由发热盘和散热盘曲线直观判断出是否达到平衡状态；一旦判断出平衡状态，则由存储计算模块获得此时的发热盘、散热盘平衡点温度值

图5(b)是散热过程的程序设计框图；

步骤(5b-1)：将散热盘、发热盘直接接触，直到加热到比记录平衡点温度高10℃时，则切断加热继电器，在设定的等时间间隔内(如1s)自动记录采集的温度值，直至温度低于平衡点

步骤(5b-2)：采用基于最小二乘法的多项式拟合，获得散热曲线方程；

步骤(5b-3)：利用查找平衡点坐标，求得该点切线斜率，即得出平衡点散热速率；

步骤(5b-4)：最后通过傅里叶热传导方程计算导热系数。

图6是下位机程序设计框图；

步骤(6-1)：首先进行显示屏、串口、温度传感器的初始化；

步骤(6-2)：检测串口是否接收到上位机所发送的控制字符，如果未接收到字符，则通过温度传感器采集当前温度数据，并转化为液晶显示器可识别的数据，在液晶显示器上显示；返回步骤(6-2)；如果接收到字符，进入步骤(6-3)；

步骤(6-3)：进一步判断字符类型，如果字符为“s”，若是，则采集当前发热盘、散热盘温度数据并通过串口发送到上位机，此温度值为加热过程的温度值，再检测串口是否接收到字符；然后返回步骤(6-3)；若不是，则进入步骤(6-4)；

步骤(6-4)：进一步判断字符类型，如果字符为“m”，如果字符为“m”,则采集当前散热盘温度数据并通过串口发送到上位机，此温度值为散热过程的温度值，如此往复循环读取温度函数；若否则返回步骤(6-3)。

实验测量结果分析

如图7所示，温度传感器采集的温度数据经过单片机处理，由上位机界面以曲线形式显示。通过曲线，加热18分钟以后，发热盘、散热盘温度曲线已无明显的起伏，因此可直观判断出系统达到了平衡状态；由存储计算模块可自动平均计算得出两盘平衡点温度值

利用数据导出功能，可自动将采集的散热数据导入EXCEL中，如表1所示，由于数据量较大(800组左右)，仅显示部分散热数据。根据牛顿冷却定律，当系统温度与环境温度相差10℃左右时，系统的冷却速率与系统和环境的温差成正比。实际测量中平衡点温度在60℃左右，室温在25℃左右，而散热铜盘的降温范围大概从70℃到50℃左右，将采集的数据在EXCEL中作温度随时间的变化曲线图，利用添加趋势线，分别作线性、指数、多项式的拟合，如图8所示，可得拟合的方程及相关系数，可以看出二次多项式的拟合，相关系数R²＝0.9998，指数函数拟合为0.9968，线性拟合的相关系数最低为0.9905。利用拟合得出方程分别计算平衡点的斜率即散热速率，最终计算导热系数如表2所示。

表1散热曲线测量数据表(部分)

t/s	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
														℃	71.3	71.3	71.3	71.3	71.2	71.1	71.1	71.1	71.1	71	71	71	71
t/s	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
														℃	70.9	70.9	70.9	70.8	70.8	70.8	70.8	70.8	70.7	70.6	70.6	70.6	70.6
t/s	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38
														℃	70.6	70.5	70.5	70.5	70.5	70.5	70.4	70.3	70.3	70.3	70.3	70.3	70.2
t/s	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50	51
														℃	70.1	70.1	70.1	70.1	70.1	70	70	70	70	70	69.8	69.8	69.8
t/s	52	53	54	55	56	57	58	59	60	61	62	63	64
														℃	69.8	69.8	69.7	69.7	69.7	69.6	69.6	69.6	69.6	69.5	69.5	69.5	69.5

表2多种曲线拟合的结果

由拟合曲线的参数及计算结果得出，当对散热曲线进行最小二乘法多项式拟合时，所拟合出的函数相关系数最接近1，计算得出的导热系数与橡胶盘的导热系数理论值0.16W/(m·K)最为接近，相对误差最小，因此软件设计中采用了基于最小二乘法的多项式拟合。

如图9所示，为散热曲线采集方程拟合及计算结果；系统会自动在温度高于散热盘平衡点温度值时，开始采集散热曲线，在MSFlexGrid控件中记录采集数据，并在低于平衡点时自动停止采集；对曲线进行最小二乘法的多项式拟合，可得出函数方程，可计算出下盘平衡点处的切线斜率即散热速率为-0.027948；输入待测样品和散热盘的厚度、直径等参数，可直接得出导热系数为0.1828W/(m·K)，而橡胶盘导热系数理论值0.16，相差甚小。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种稳态法导热系数测量实验系统的测量方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤(1)：加热控温模块的加热棒对发热盘进行第一加热过程，热量通过样品盘传到散热盘；

步骤(2)：通过第一温度传感器检测发热盘的温度，通过第二温度传感器检测散热盘的温度，第一、第二温度传感器采集的温度都传输给下位机进行处理，并通过下位机连接的液晶显示器显示；

步骤(3)：下位机处理后的数据传输给上位机，在上位机中，温度-时间数据以曲线方式在直角坐标系显示；根据曲线直观判断是否达到平衡状态；

若达到平衡状态，则下位机采集达到平衡状态的温度数据：发热盘温度值T₁和散热盘温度值T₂，分别存于两数组中，通过分别求取两组数的平均值，获得发热盘平衡温度值和散热盘平衡温度值

步骤(4)：将发热盘和散热盘直接接触加热，实现第二加热过程，当加热到设定曲线温度采集范围的上限值时下位机发出报警信号；下位机发出报警信号后，分离加热盘和散热盘，散热盘转入散热过程；

此时下位机开始记录散热盘的散热曲线数据并送上位机；由上位机完成散热曲线的采集；

步骤(5)：当加热到设定曲线温度采集范围的下限值时，下位机发出报警信号，并停止记录散热曲线数据；

步骤(6)：将采集的数据存储显示于坐标系中，作出散热曲线，基于最小二乘法的二次多项式拟合，得出散热曲线方程，在散热曲线上查找点，并求该点切线斜率，切线斜率即为代入傅里叶热传导方程计算出导热系数λ；

所述方法所采用的稳态法导热系数测量实验系统，包括：依次连接的待测装置、下位机和上位机；

所述待测装置包括：自上而下同轴紧贴平行放置的发热盘、样品盘和散热盘，所述发热盘通过加热控温模块控制加热；所述发热盘通过第一温度传感器与下位机连接，所述散热盘通过第二温度传感器与下位机连接；

上位机通过发送控制指令，告知下位机对待测装置进行热平衡数据采集或者散热曲线数据采集。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征是，

所述散热曲线温度采集的范围是指在平衡点温度值上下浮动设定温度值。

3.如权利要求1所述的测量方法，其特征是，

所述傅里叶热传导方程：

<mrow> <mi>&amp;lambda;</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>mc</mi> <mn>0</mn> </msub> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <msub> <mo>|</mo> <mrow> <mi>T</mi> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>T</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>C</mi> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>h</mi> <mi>C</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>R</mi> <mi>C</mi> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>h</mi> <mi>C</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>h</mi> <mi>B</mi> </msub> <mrow> <msub> <mover> <mi>T</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mover> <mi>T</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;pi;R</mi> <mi>B</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，R_B为样品盘的半径，R_C为散热盘的半径，h_B为样品盘的厚度，h_C为散热盘的厚度，m为散热盘的质量，c₀为散热盘的比热容。

4.如权利要求1所述的测量方法，其特征是，

所述下位机与上位机之间通过串口进行通信，采用串口转USB电路，直接连接上位机电脑的USB插孔。

5.如权利要求1所述的测量方法，其特征是，

所述加热控温模块包括：隔离变压器，所述隔离变压器的一端与220V交流电连接，所述隔离变压器的另外一端与加热棒连接，所述隔离变压器与加热棒连接线路上设有继电器，所述继电器由PID控制器控制，PID控制器控制继电器来驱动加热棒对发热盘实现加热，所述PID控制器还与加热棒连接，采集加热棒的温度，实现温度的控制。

6.如权利要求5所述的测量方法，其特征是，

所述隔离变压器将220V交流电转换为36V、24V两种不同的交变电压；用户根据不同的加热需要进行选择。

7.如权利要求5所述的测量方法，其特征是，

所述上位机是人机交互系统，包括控制单元，所述控制单元分别与热平衡数据采集及平衡判断模块、存储计算模块、散热曲线数据采集存储模块、控制指令发送模块和数据合成转换模块连接，其中，所述热平衡数据采集及平衡判断模块还分别与热平衡数据坐标跟踪作图模块和加热数据Excel导出模块连接；所述散热曲线数据采集存储模块还分别与散热曲线的坐标跟踪作图曲线拟合模块和散热数据Excel导出模块连接。

8.如权利要求1所述的测量方法，其特征是，

所述下位机包括单片机，所述单片机分别与时钟电路、复位电路、蜂鸣报警电路、液晶显示电路和串口转USB电路连接，单片机与液晶显示器连接，单片机通过串口转USB电路直接与上位机连接。