CN114264695B

CN114264695B - 一种微量液体导热系数的测量方法及系统

Info

Publication number: CN114264695B
Application number: CN202210105836.2A
Authority: CN
Inventors: 郑飞虎; 陈师杰
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2042-01-28
Also published as: CN114264695A

Abstract

本发明涉及一种微量液体导热系数的测量方法及系统，在金属化处理的介质薄膜上施加均匀分布的电场，介质薄膜一面通过激光脉冲进行热激励，另一面与厚度半无限大的液体紧密接触，采集介质薄膜‑半无限厚液体在激光脉冲作用下产生的实验位移电流；结合介质薄膜的参数与实际模型结构建立传热仿真模型，根据介质薄膜内的温度分布变化，计算理论位移电流；提取理论位移电流和实验位移电流的特征来进行对比拟合，将液体的导热系数作为唯一未知变量，使用迭代算法对仿真模型中液体的导热系数进行调节使得实验曲线与仿真曲线拟合度最佳，将此时仿真模型中的导热系数作为测量结果。与现有技术相比，本发明适用范围广、准确度高、测量速度快、操作难度低。

Description

一种微量液体导热系数的测量方法及系统

技术领域

本发明涉及导热系数测量技术领域，尤其是涉及一种微量液体导热系数的测量方法及系统。

背景技术

液体的导热系数是液体最重要的热物理性质之一，是量化传热过程和评价材料热性能的基本参数。在流体科学中，液体的导热性是一种重要的热量输运特性。准确和可靠的液体热导率数据有利于准确计算和提高热交换机中流体的传热效率，对设计和开发具有非常高效的热传输特性的工作流体是非常重要的。液体材料导热系数测量值的准确性在工业应用中至关重要，不准确的液体导热系数可能导致对主导换热方式的判断出现失误，引发严重的错误。

目前已开发了很多方法用于测量液体的导热系数，根据测量原理的不同大致分为稳态方法和瞬态方法。稳态方法测量方法主要有平板法、圆筒法和圆球法三类。该类方法热平衡时间较长，一般需要使待测液体稳定在一个温度点几个小时，测量精度高，但操作麻烦，对设备加工要求高。近年来，多用瞬态法来对液体导热系数进行有效测量，常见的几种瞬态方法主要有瞬态热线(THW)法，激光闪光法(LF)，和光子光谱法(PCS)，在测量过程中，对应的优缺点如下所示：

瞬态热线法(THW)的精度高，误差小，适用于各种流体，但是需要大量液体样品，周期相对长，导电液体的导热系数难以测定。激光闪光法(LF)可测定小体积液体样品，可测定导电液体，但是对低热导率的样品的测量较困难。光子光谱法(PCS)可测定高温高压液体，可测定导电液体，但是测量模型复杂，测量装置昂贵。

因此，有必要设计一种新型的测量微量液体导热系数的方法，能够简单、快速、精准地测量导电液体、小体积液体的导热系数。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种微量液体导热系数的测量方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种微量液体导热系数的测量方法，包括以下步骤：

对参数已知的介质薄膜进行双面金属化处理，将介质薄膜的一个自由面与待测量的半无限厚的液体紧密贴紧；

在介质薄膜两侧外接直流电压使介质薄膜内部存在均匀分布的电场，对介质薄膜的另一个自由面施加激光脉冲，采集介质薄膜-半无限厚液体在激光脉冲作用下产生的位移电流，记为实验位移电流；

结合介质薄膜的参数与实际模型结构建立传热仿真模型，所述仿真模型用于计算介质薄膜内的温度分布变化；

将液体的导热系数作为唯一未知变量，调整仿真模型中液体的导热系数，计算得到对应的温度分布变化，根据温度分布变化计算得到理论位移电流，提取理论位移电流和实验位移电流的特征来进行对比拟合；若二者的拟合度满足预设置的收敛条件，则将此时仿真模型中液体的导热系数作为最终的测量结果，得到液体的导热系数，否则，重复执行此步骤。

优选的，所述介质薄膜的自由面与待测量的液体之间不存在空隙，且待测量的液体的厚度高于介质薄膜的厚度两到三个数量级以上，施加到介质薄膜上的激光光斑直径比介质薄膜厚度高出两个数量级。

优选的，理论位移电流的计算公式为：

I_sim(t)表示理论位移电流，x表示沿介质薄膜厚度方向的空间位置，t表示时间，S为介质薄膜受激光脉冲辐照的面积，E(x)为介质薄膜内的电场分布，d为介质薄膜的厚度，χ＝(α_ε-α_z)ε_rε₀，α_ε是介电常数的温度系数，α_z是热膨胀系数，ε₀为真空介电常数，ε_r为介质薄膜的相对介电常数，ΔT₁(x，t)表示介质薄膜的温度分布变化。

优选的，建立的仿真模型具体为：

初始条件为：

ΔT₁(x，t)|_t＝0＝ΔT₂(x，t)|_t＝0＝0

ΔT₁(x，t)|_t＝0＝T₁(x，t)|_t＝0-T_r

ΔT₂(x，t)|_t＝0＝T₂(x，t)|_t＝0-T_r

其中，x表示沿介质薄膜厚度方向的空间位置，t表示时间，ΔT₁(x，t)表示介质薄膜的温度分布变化，ΔT₂(x，t)表示液体的温度分布变化，T₁(x，t)表示介质薄膜的温度分布，T₂(x，t)表示液体的温度分布，T_r表示环境温度；

介质薄膜-半无限厚液体的热传导模型为：

导热方程为：

其中，a₁是介质薄膜的热扩散系数，a₂是液体的热扩散系数，d为介质薄膜的厚度；

边界条件为：

ΔT₁(d，t)＝ΔT₂(d，t)

ΔT₂(∞，t)＝0

其中，k₁是介质薄膜的导热系数，k2是设定的液体的导热系数，且：

式中，Q表示介质薄膜吸收的激光脉冲能量，是激光脉冲的时间函数。

优选的，求解热传导仿真模型得到介质薄膜内的温度分布变化，根据介质薄膜内的温度分布变化求解理论位移电流。

优选的，提取理论位移电流和实验位移电流的特征来进行对比拟合具体为：

对实验位移电流I_exp(t)和理论位移电流I_sim(t)进行快速傅里叶变换，从时域信号转换为频域信号，得到实验位移电流谱I_exp(f)和理论位移电流谱I_sim(f)；

对I_exp(f)和I_sim(f)进行拟合，二者之间的误差函数表示为各频率点上两种电流的复差幅乘以比例项之和：

其中，t表示时间，f表示频率，F(k₂)表示设定液体的导热系数为k₂时I_exp(f)和I_sim(f)之间的误差函数值，用于表征理论位移电流和实验位移电流的拟合度，I_exp(f_l)表示频率点f_l上实验位移电流谱的幅值，I_sim(f_l，k₂)表示设定液体的导热系数为k₂时频率点f_l上理论位移电流谱的幅值。

一种微量液体导热系数的测量系统，包括：

盛放装置，用于放置介质薄膜和待测量的液体，所述介质薄膜为参数已知且进行金属化处理的介质薄膜，所述液体放置在盛放装置中且介质薄膜的一个自由面与待测量的液体紧密贴紧；

测量装置，包括电压单元、激光单元和采集单元，所述电压单元用于在介质薄膜两侧外接直流电压使介质薄膜内部存在均匀分布的电场，所述激光单元用于对介质薄膜的另一个自由面施加激光脉冲，所述采集单元用于采集介质薄膜-半无限厚液体在激光脉冲作用下产生的位移电流，记为实验位移电流；

仿真模型单元，用于结合介质薄膜的参数与实际模型结构建立传热仿真模型，所述仿真模型用于计算介质薄膜内的温度分布变化；

拟合单元，将液体的导热系数作为唯一未知变量，调整仿真模型中液体的导热系数，计算得到对应的温度分布变化，根据温度分布变化计算得到理论位移电流，提取理论位移电流和实验位移电流的特征来进行对比拟合；

判断单元，判断理论位移电流和实验位移电流的拟合度是否满足预设置的收敛条件。

优选的，所述盛放装置包括装置本体和活塞装置，所述装置本体上设有盲孔和调节孔，所述盲孔用于盛放待测量的液体，所述调节孔连通盲孔和大气，活塞装置设于调节孔内，用于调节盲孔内的液面高度，介质薄膜水平放置在盲孔的开口处。

优选的，所述盲孔的深度高于介质薄膜的厚度两到三个数量级以上，施加到介质薄膜上的激光光斑直径比介质薄膜厚度高出两个数量级。

优选的，所述装置本体为圆柱形铜块，所述盲孔沿圆柱形铜块的轴向设置，所述调节孔沿圆柱形铜块的径向设置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)金属化处理的介质薄膜上施加均匀分布的电场，薄膜的一个自由面通过激光脉冲进行热激励，另一面则与厚度半无限大的液体紧密接触，薄膜内部温度变化产生了携带着液体导热系数信息的位移电流，拟合仿真模型的理论位移电流和实际测量的实验位移电流，通过调整仿真模型中的液体导热系数使得实验曲线与仿真曲线拟合度最佳，从而找到最贴近实际数值的导热系数作为测量结果。

(2)本申请适用于导电液体和不导电液体的导热系数测量，而且能够对小体积的待测液体进行导热系数测量，适用范围广、准确度高、测量速度快、操作难度低。

(3)设计了盛放装置，在装置本体上设有盲孔和调节孔，待测液体盛放在盲孔内，介质薄膜水平放置在盲孔的开口处，调节孔连通盲孔和大气，活塞装置设于调节孔内，用于调节盲孔内的液面高度，从而使得被测液体与介质薄膜的接触界面之间没有空气残余，结构简单，使用方便，调节效果好。

(4)介质薄膜的厚度在微米量级，与介质薄膜形成薄膜-半无限厚液体结构，被测液体的厚度在毫米量级即可。盛放被测液体装置中盲孔的直径只需要大于光斑直径2-3倍，因此根据光斑的大小，液体的体积一般可控制在几十微升到几百微升以内，从而可以实现对微量的液体进行导热系数测量。

附图说明

图1为本发明拟合确定液体的导热系数的流程图；

图2为盛放装置及测量装置的结构示意图；

图3为理论位移电流与实验位移电流在频域上的拟合结果；

附图标记：1、活塞装置，2、装置本体，3、介质薄膜，4、待测量的液体，5、激光脉冲，6、信号测量电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。

实施例1：

一种微量液体导热系数的测量方法，包括以下步骤：

本发明的原理如下：

介质薄膜与液体贴紧，激光能量被介质薄膜吸收后在介质薄膜内以热脉冲的形式进行传播扩散，后传到半无限厚的液体内逐步衰减，介质薄膜内的温度变化表现为先升后降，最后趋于常温达到热平衡。液体的导热系数决定了介质薄膜与液体之间的热交换转移的速率，从而影响介质薄膜内温度的变化的趋势。

将介电常数、导热系数、热容、密度等物理参数已知的介质薄膜双面金属化处理，金属层作为光靶和与外电路的电接触，厚度相对于介质薄膜可被忽略。通过外接直流电压使得介质薄膜内具有均匀的电场分布，对介质薄膜的一个自由面施加激光脉冲进行热激励，介质薄膜的另一自由面则与厚度半无限大的液体紧密接触，热脉冲在介质薄膜内部扩散引起薄膜的非均匀形变，导致介质薄膜的电容量发生变化，从而使得两侧金属电极上的感应电荷量改变，产生热响应电流。在热脉冲作用下，不同导热系数的被测液体使得介质薄膜内温度的变化趋势不同，使得热脉冲传播带动的内部电荷不同，介质薄膜内部的温度变化产生了携带着液体导热系数信息的位移电流，故不同导热系数的被测液体会对应产生特征存在明显差异的热响应电流，也称位移电流。

对位移电流进行理论分析，其计算公式为：

i(t)表示位移电流，x表示沿介质薄膜厚度方向的空间位置，x＝0处为激光脉冲的入射面，x沿介质薄膜-半无限厚液体方向增大，S为介质薄膜受激光脉冲辐照的面积，E(x)为介质薄膜内的电场分布，在均匀电场下可将E(x)视为一个已知常数，通过公式E(x)＝U/d计算，U即外界的直流电压，d表示介质薄膜的厚度，χ＝(α_ε-α_z)ε_rε₀，α_ε是介电常数的温度系数，α_z是热膨胀系数，ε₀为真空介电常数，ε_r为介质薄膜的相对介电常数，ΔT₁(x，t)表示介质薄膜内温度分布的变化。S、d、ε₀、ε_r、α_ε、α_x、E(x)都是已知的数值，也就是说，位移电流的特征仅依赖于介质薄膜内的温度分布的变化ΔT₁(x，t)。

因此，可以建立仿真模型，仿真模型中液体的导热系数为未知变量，调节仿真模型中待测液体的导热系数，通过仿真模型计算介质薄膜内的温度分布变化，从而计算理论位移电流。当计算出的理论位移电流与测量的位移电流达到最佳拟合度时，仿真模型中设定的液体导热系数即认为是液体的真实导热系数，从而实现了液体导热系数的测定。

本发明中，仿真模型的建立需要满足如下几个条件：

(1)施加到介质薄膜上的激光光斑直径比介质薄膜厚度高出两个数量级，因此所讨论的热传导方程可近似为一维传热；

(2)待测量的液体的厚度高于介质薄膜的厚度三个数量级以上，由于液体厚度远大于介质薄膜的厚度，液体层视为厚度半无限大流体；

(3)介质薄膜的自由面与待测量的液体之间不存在空隙，液体与介质薄膜内没有空气层的影响，可忽略第一层和第二层之间的接触热阻；

(4)施加激光脉冲加热过程中，介质薄膜和液体整体温度变化较小，可忽略介质薄膜与液体物理性质随温度的变化。

建立的仿真模型如下

初始条件为：

ΔT₁(x，t)|_t＝0＝ΔT₂(x，t)|_t＝0＝0

ΔT₁(x，t)|_t＝0＝T₁(x，t)|_t＝0-T_r

ΔT₂(x，t)|_t＝0＝T₂(x，t)|_t＝0-T_r

微米厚度的介质薄膜自身热阻10^-6～10^-4(m²·K)/W，空气自然对流下的对流换热系数约为3～10W/(m²·K)，对应的空气与薄膜的界面接触热阻为0.1～0.3(m²·K)/W，假设热脉冲起始于薄膜与空气的界面x＝0处，由于空气与薄膜的界面热阻要远大于介质薄膜的自身材料热阻，可认为热流只沿着介质薄膜内进行传播，热流在空气中传播可以被忽略。在激光脉冲作用下，微米厚度的薄膜的表面温升大约为1K，其热辐射衰减时间常数远大于热扩散时间常数，因此在测量过程中可忽略辐射传热的影响。在上述条件下，介质薄膜-半无限厚液体的导热方程为：

边界条件为：

ΔT₁(d，t)＝ΔT₂(d，t)

ΔT₂(∞，t)＝0

其中，k₁是介质薄膜的导热系数，k₂是设定的液体的导热系数，d表示介质薄膜的厚度，且：

根据初始条件、导热方程和边界条件通过格林函数法可以求解计算得到介质薄膜内的温度分布变化，具体为：

A＝(2nd+2d-x)²

B＝(2nd+x)²

其中，τ是格林函数积分变量，ρ₁表示介质薄膜的薄膜密度，ρ₂表示液体的密度，c₁表示介质薄膜的比热，c₂表示液体的比热。

根据求解得到的介质薄膜内的温度分布变化ΔT₁(x，t)，按照下式计算就可以得到理论位移电流：

如图1所示，提取理论位移电流和实验位移电流的特征来进行对比拟合以及确定液体的导热系数具体为：

先将双面金属化处理的介质薄膜与液体贴紧，外接电压并施加激光脉冲，测量得到实验位移电流I_exp(t)，对I_exp(t)进行快速傅里叶变换，从时域信号转换为频域信号，得到实验位移电流谱I_exp(f)；

设定一个初始的导热系数，代入仿真模型，求解得到介质薄膜的温度分布，进而计算得到理论位移电流I_sim(t)；

对I_sim(t)进行快速傅里叶变换，从时域信号转换为频域信号，得到理论位移电流谱I_sim(f)，对I_exp(f)和I_sim(f)进行拟合，由于拟合待定参数的优化是在对数坐标下进行的，因此仿真位移电流谱与实验位移电流谱之间的误差函数表示为各频率点上两种电流的复差幅乘以比例项之和：

其中，t表示时间，f表示频率，F(k₂)表示设定液体的导热系数为k₂时I_exp(f)和I_sim(f)之间的误差函数值，用于表征理论位移电流和实验位移电流的拟合度，I_exp(f_l)表示频率点f_l上实验位移电流谱的幅值，I_sim(f_l，k₂)表示设定液体的导热系数为k₂时频率点f_l上理论位移电流谱的幅值；

若F(k₂)的值大于预设置的阈值，则调整k₂的值，通过仿真模型计算得到新的理论位移电流，再次对I_exp(f)和I_sim(f)进行拟合，否则，将此时k₂的值就是测量结果，完成液体导热系数的测量。

实施例2：

一种微量液体导热系数的测量系统，包括：

盛放装置，用于放置介质薄膜3和待测量的液体4，介质薄膜3为参数已知且进行金属化处理的介质薄膜3，液体4放置在盛放装置中且介质薄膜3的一个自由面与待测量的液体4紧密贴紧；介质薄膜3的一个自由面与待测量的液体4紧密接触，另一个自由面接收激光脉冲5；

测量装置，如图2所示，包括电压单元、激光单元和采集单元，电压单元用于在介质薄膜3两侧外接直流电压使介质薄膜3内部存在均匀分布的电场，激光单元用于对介质薄膜3的另一个自由面施加激光脉冲5，采集单元用于采集介质薄膜3-半无限厚液体4在激光脉冲5作用下产生的位移电流，记为实验位移电流；

仿真模型单元，用于结合介质薄膜3的参数与实际模型结构建立传热仿真模型，仿真模型用于计算介质薄膜3内的温度分布变化；

拟合单元，将液体4的导热系数作为唯一未知变量，调整仿真模型中液体4的导热系数，计算得到对应的温度分布变化，根据温度分布变化计算得到理论位移电流，提取理论位移电流和实验位移电流的特征来进行对比拟合；

如图2所示，盛放装置包括装置本体2和活塞装置1，装置本体2上设有盲孔和调节孔，盲孔用于盛放待测量的液体4，盲孔内应充满待测液体4，调节孔连通盲孔和大气，活塞装置1设于调节孔内，用于调节盲孔内的液面高度，介质薄膜3水平放置在盲孔的开口处。活塞装置1与装置本体2之间的连接类似液体注射器，通过活塞装置1可以确保测量过程中被测液体4与介质薄膜3的接触界面之间没有空气残余。其他实施方式中，盛放装置的结构可以进行适应性调整，在此不再赘述。

为了满足仿真模型的建立条件，盲孔的深度应高于介质薄膜3的厚度三个数量级以上，施加到介质薄膜3上的激光光斑直径比介质薄膜3厚度高出两个数量级。本实施例中，装置本体2为圆柱形铜块，盲孔沿圆柱形铜块的轴向设置，调节孔沿圆柱形铜块的径向设置，双面金属化的介质薄膜3选择了厚度为3.8微米的BOPP薄膜，装置主体铜块上的盲孔的直径为5mm，深度为3mm，为了便于展示部件，图2中适当放缩了长宽比例，一般情况下，使用本申请提供的盛放装置，只需要一滴待测液体4即可。

使用上述测量系统进行液体导热系数测量时，测量方案如下：

(1)将参数已知的介质薄膜3双面金属化处理，一个金属电极作为接地电极，另一个金属电极作为加压电极，金属电极作为激光光靶和与外电路的连接；在盛放装置的盲孔放置液体4，通过活塞装置1将介质薄膜3与液体4贴紧，二者之间没有空气残留；

(2)通过电压单元在介质薄膜3的两侧外接直流低电压使介质薄膜3内部存在均匀分布的电场，通过激光单元施加激光脉冲5，采集单元为信号测量电路6，在热脉冲作用下，介质薄膜3内部温度变化产生了携带着液体导热系数信息的位移电流，位移电流被信号测量电路6放大后进行采集。测量多组实验数据，测量时保持快速操作，加压后需在较短的时间后完成信号采集，记录下多次平均后的电流信号，信号测量电路6得到时域信号I_exp(t)。

考虑到外接电路和放大器带宽的限制，时域信号I_exp(t)通进行傅里叶变换，将通过频响校准的方式进行失真补偿，得到校准后的实验位移电流谱I_exp(f)；

(3)在仿真模型单元建立仿真模型，通过仿真模型计算得到理论位移电流I_sin(t)，傅里叶变换后得到理论位移电流谱I_sim(f)。

在拟合单元对实验位移电流谱I_exp(f)和理论位移电流谱I_sim(f)进行拟合，得到二者拟合度。当判断单元判断二者的拟合度满足预设置的收敛条件时，则将仿真模型中液体4的导热系数作为最终的测量结果，得到液体4的导热系数，否则，通过迭代算法调整液体4的导热系数，通过仿真模型计算新的理论位移电流I_sin(t)，在拟合单元中再次进行拟合。

本实施例中，被测的液体4为普通生活用水，实验位移电流和理论位移电流经过快速傅里叶变换后转换为频域信号，二者在频域上的拟合如图3所示，通过拟合法测量得到水的导热系数为0.5795W/(m·K)，与标准值偏差约为1.78％，说明本申请的测量准确度较高。

本申请提供了一种简单有效的瞬态测量手段，能够对液体导热系数进行快速准确测量，同时还可以对膏状材料和气体进行有效测量。测量液体可以是导电液体和不导电液体，可测定体积小于100微升的液体样品，

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种微量液体导热系数的测量方法，其特征在于，基于微量液体导热系数的测量系统实现，所述测量系统包括：

盛放装置，用于放置介质薄膜和待测量的液体，所述介质薄膜为参数已知且进行金属化处理的介质薄膜，所述液体放置在盛放装置中且介质薄膜的一个自由面与待测量的液体紧密贴紧，其中，所述盛放装置包括装置本体和活塞装置，所述装置本体上设有盲孔和调节孔，所述盲孔用于盛放待测量的液体，所述调节孔连通盲孔和大气，活塞装置设于调节孔内，用于调节盲孔内的液面高度，介质薄膜水平放置在盲孔的开口处；

判断单元，判断理论位移电流和实验位移电流的拟合度是否满足预设置的收敛条件；

具体的，所述测量方法包括以下步骤：

将液体的导热系数作为唯一未知变量，调整仿真模型中液体的导热系数，计算得到对应的温度分布变化，根据温度分布变化计算得到理论位移电流，提取理论位移电流和实验位移电流的特征来进行对比拟合；若二者的拟合度满足预设置的收敛条件，则将此时仿真模型中液体的导热系数作为最终的测量结果，得到液体的导热系数，否则，重复执行此步骤；

建立的仿真模型具体为：

初始条件为：

ΔT₁(x,t)|_t＝0＝ΔT₂(x,t)|_t＝0＝0

ΔT₁(x,t)|_t＝0＝T₁(x,t)|_t＝0-T_r

ΔT₂(x,t)|_t＝0＝T₂(x,t)|_t＝0-T_r

其中，x表示沿介质薄膜厚度方向的空间位置，t表示时间，ΔT₁(x,t)表示介质薄膜的温度分布变化，ΔT₂(x,t)表示液体的温度分布变化，T₁(x,t)表示介质薄膜的温度分布，T₂(x,t)表示液体的温度分布，T_r表示环境温度；

介质薄膜-半无限厚液体的传热仿真模型为：

导热方程为：

边界条件为：

ΔT₁(d,t)＝ΔT₂(d,t)

ΔT₂(∞,t)＝0

其中，k₁是介质薄膜的导热系数，k₂是设定的液体的导热系数，且：

2.根据权利要求1所述的一种微量液体导热系数的测量方法，其特征在于，所述介质薄膜的自由面与待测量的液体之间不存在空隙，且待测量的液体的厚度高于介质薄膜的厚度两个数量级或三个数量级，施加到介质薄膜上的激光光斑直径比介质薄膜厚度高出两个数量级。

3.根据权利要求1所述的一种微量液体导热系数的测量方法，其特征在于，理论位移电流的计算公式为：

I_sim(t)表示理论位移电流，x表示沿介质薄膜厚度方向的空间位置，t表示时间，S为介质薄膜受激光脉冲辐照的面积，E(x)为介质薄膜内的电场分布，d为介质薄膜的厚度，χ＝(α_ε-α_z)ε_rε₀，α_ε是介电常数的温度系数，α_z是热膨胀系数，ε₀为真空介电常数，ε_r为介质薄膜的相对介电常数，ΔT₁(x,t)表示介质薄膜的温度分布变化。

4.根据权利要求1所述的一种微量液体导热系数的测量方法，其特征在于，求解传热仿真模型得到介质薄膜内的温度分布变化，根据介质薄膜的温度分布变化求解理论位移电流。

5.根据权利要求1所述的一种微量液体导热系数的测量方法，其特征在于，提取理论位移电流和实验位移电流的特征来进行对比拟合具体为：

其中，t表示时间，f表示频率，F(k₂)表示设定液体的导热系数为k₂时I_exp(f)和I_sim(f)之间的误差函数值，用于表征理论位移电流和实验位移电流的拟合度，I_exp(f_l)表示频率点f_l上实验位移电流谱的幅值，I_sim(f_l,k₂)表示设定液体的导热系数为k₂时频率点f_l上理论位移电流谱的幅值。

6.根据权利要求1所述的一种微量液体导热系数的测量方法，其特征在于，所述盲孔的深度高于介质薄膜的厚度两个数量级或三个数量级，施加到介质薄膜上的激光光斑直径比介质薄膜厚度高出两个数量级。

7.根据权利要求1所述的一种微量液体导热系数的测量方法，其特征在于，所述装置本体为圆柱形铜块，所述盲孔沿圆柱形铜块的轴向设置，所述调节孔沿圆柱形铜块的径向设置。