CN115165959A - 热模拟测试方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热模拟测试方法、设备和系统，该方法将待测试导热膜放置于热模拟测试设备的制冷器与加热器与之间，分别利用制冷器与加热器对待测试导热膜进行降温处理和加热处理。而后利用温度巡检仪实时监测待测试导热膜上热传导的状态，并在监测到热传导达到平衡状态后，记录当前温度传感器检测到的温度值，进而利用当前检测到的温度值进行导热系数的计算。其中，温度传感器设置于加热器的中心的周围，能够检测到待测试导热膜在不同方向上的多个温度值，使得后续基于温度值计算得到的导热系数可以表征待测试导热膜在不同方向的导热性能，有效缓解了现有的热模拟测试方法存在的无法测试导热膜在不同方向上的导热系数的技术问题。

Description

热模拟测试方法、设备和系统

技术领域

本发明涉及材料性能表征的技术领域，尤其是涉及一种热模拟测试方法、设备和系统。

背景技术

目前，常见的热模拟测试方法大多实现的是一维单向的测试，温度从热源到各温度测试点位呈现一条直线，因此，现有的热模拟测试方法只能测试导热膜在一个方向上的导热性能，不能对整张导热膜在不同方向上的平面进行分析。然而，对于导热膜的导热性能或导热系数的评判，通常是需要考虑导热膜在各个方向上的导热性能是否相同。

综上，现有的热模拟测试方法存在无法测试导热膜在不同方向上的导热系数的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热模拟测试方法、设备和系统，以缓解现有的热模拟测试方法存在的无法测试导热膜在不同方向上的导热系数的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种热模拟测试方法，应用于热模拟测试设备，所述热模拟测试设备包括：加热器和制冷器，所述方法包括：

将待测试导热膜放置于所述制冷器与所述加热器之间，并营造密闭的热模拟测试环境；

开启所述制冷器，对所述待测试导热膜进行降温处理以实现提供稳定的热输出端；

到达第一预设时间后，开启所述加热器，对所述待测试导热膜进行加热处理以实现提供稳定的热输入端；

通过温度巡检仪判断所述待测试导热膜的热传导是否达到平衡，并在所述热传导达到平衡后，记录所述加热器上的温度传感器检测到的所述待测试导热膜的温度值，其中，所述温度传感器设置于所述加热器的中心的周围，以检测所述待测试导热膜的不同圆形区域的温度；

根据所述温度值计算所述待测试导热膜的导热系数。

进一步的，在将待测试导热膜放置于所述制冷器与所述加热器之间之前，所述方法还包括：

获取表面大小足够覆盖所有所述温度传感器的所述待测试导热膜。

进一步的，在将待测试导热膜放置于所述制冷器与所述加热器之间之前，所述方法还包括：

开启所述温度巡检仪，检查所述温度巡检仪的温度显示是否正常；

若所述温度巡检仪的温度显示正常，则将待测试导热膜放置于所述制冷器与所述加热器之间；

若所述温度巡检仪的温度显示不正常，则调试所述温度巡检仪，直至所述温度巡检仪的温度显示正常。

进一步的，所述不同圆形区域的温度为两个不同圆形区域的温度。

进一步的，开启所述制冷器，对所述待测试导热膜进行降温处理，包括：

开启所述制冷器的散热装置，对所述制冷器进行散热处理；

到达第二预设时间后，开启所述制冷器的制冷装置，对所述待测试导热膜进行降温处理。

进一步的，通过温度巡检仪判断所述待测试导热膜的热传导是否达到平衡，包括：

通过所述温度巡检仪显示所述温度传感器检测到的所述待测试导热膜的温度值；

判断所述温度值是否达到稳定状态；

若所述温度值达到稳定状态，则表示所述待测试导热膜的热传导达到平衡状态；

若所述温度值未达到稳定状态，则表示所述待测试导热膜的热传导未达到平衡状态。

进一步的，根据所述温度值计算所述待测试导热膜的导热系数，包括：

根据导热系数计算算式

计算所述待测试导热膜的导热系数，式中，K表示所述待测试导热膜的导热系数，q_r为传热速率，r₁为多个第一温度传感器距离所述加热器的中心的距离，r₂为多个第二温度传感器距离所述加热器的中心的距离，所述多个第一温度传感器位于包围所述加热器的中心的第一圆形上，所述多个第二温度传感器位于包围所述加热器的中心的第二圆形上，T_S,1为所述多个第一温度传感器检测的温度值的均值，T_S,2为所述多个第二温度传感器检测的温度值的均值。

第二方面，本发明还提供了一种热模拟测试设备，用于实现上述第一方面任一项所述的热模拟测试方法。

第三方面，本发明还提供了一种热模拟测试系统，包括上述第二方面所述的热模拟测试设备，还包括：温度巡检仪、加热器电源和制冷器电源；

所述温度巡检仪，用于显示所述热模拟测试设备的温度传感器检测到的所述待测试导热膜的温度值；

所述加热器电源，用于为所述热模拟测试设备的加热器供电；

所述制冷器电源，用于为所述热模拟测试设备的制冷器供电。

在本发明实施例中，提供了一种热模拟测试方法，应用于热模拟测试设备，热模拟测试设备包括：加热器和制冷器，方法包括：将待测试导热膜放置于制冷器与加热器之间，并营造密闭的热模拟测试环境；开启制冷器，对待测试导热膜进行降温处理以实现提供稳定的热输出端；到达第一预设时间后，开启加热器，对待测试导热膜进行加热处理以实现提供稳定的热输入端；通过温度巡检仪判断待测试导热膜的热传导是否达到平衡，并在热传导达到平衡后，记录加热器上的温度传感器检测到的待测试导热膜的温度值，其中，温度传感器设置于加热器的中心的周围，以检测待测试导热膜的不同圆形区域的温度；根据温度值计算待测试导热膜的导热系数。通过上述描述可知，本发明的热模拟测试方法将待测试导热膜放置于热模拟测试设备的制冷器与加热器之间，分别利用制冷器与加热器对待测试导热膜进行降温处理和加热处理，从而为热模拟测试提供稳定的热输出端和热输入端。而后利用温度巡检仪实时监测待测试导热膜上热传导的状态，并在监测到热传导达到平衡状态后，记录当前温度传感器检测到的温度值，进而利用该温度值进行导热系数的计算。其中，该测试方法处于密闭的热模拟测试环境，减少了空气中的热丧失，使得热量从待测试导热膜的中心位置向四周扩散，并且温度传感器设置于加热器的中心的周围，能够检测到待测试导热膜在不同方向上的多个温度值，使得后续基于温度值计算得到的导热系数可以表征待测试导热膜在不同方向的导热性能，有效缓解了现有的热模拟测试方法存在的无法测试导热膜在不同方向上的导热系数的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种热模拟测试方法的流程图；

图2(a)和图2(b)为本发明实施例提供的一种热模拟测试原理的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种温度巡检仪的检查方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种加热器上温度传感器的分布示意图；

图5为本发明实施例提供的一种制冷器降温处理方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种判断热传导是否平衡的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，常见的热模拟测试方法大多实现的是一维单向的测试，温度从热源到各温度测试点位呈现一条直线。因此，现有的热模拟测试方法只能测试导热膜在一个方向上的导热性能，不能对整张导热膜在不同方向上的平面进行分析。然而，对于导热膜的导热性能或导热系数的评判，通常是需要考虑导热膜在各个方向上的导热性能是否相同。

基于此，本发明实施例提供了一种热模拟测试方法，该方法将待测试导热膜放置于热模拟测试设备的制冷器与加热器之间，分别利用制冷器与加热器对待测试导热膜进行降温处理和加热处理，并通过分布在加热器中心周围的温度传感器对待测试导热膜上的温度信号进行采集。而后，该方法利用温度巡检仪实时监测待测试导热膜上热传导的状态，并在监测到热传导达到平衡后，根据温度传感器当前检测到的待测试导热膜在不同方向上的温度信号计算导热系数，进而表征待测试导热膜在不同方向上的导热性能。该方法有效缓解了现有的热模拟测试方法存在的无法测试导热膜在不同方向上的导热系数的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种热模拟测试方法进行详细介绍。

实施例一：

根据本发明实施例，提供了一种热模拟测试方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明的热模拟测试方法，应用于热模拟测试设备，热模拟测试设备包括：加热器和制冷器。图1是根据本发明实施例的一种热模拟测试方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，将待测试导热膜放置于制冷器与加热器之间，并营造密闭的热模拟测试环境；

具体的，在实际应用中，目前常用的导热膜(如石墨烯导热膜)，其平面上的尺度一般在5cm左右、厚度在100μm以下(一般为40μm或80μm)，这使得导热膜的导热扩散具有近二维平面的性质。参考图2(a)和图2(b)，当单一热源位于导热膜的中心位置时，热量将从中心热源沿径向向外扩散，此时，将只有半径方向上才存在温度梯度，也因此，该导热膜的导热系统可以作为一维系统来处理。

基于此，本实施例的热模拟测试方法应用于具有稳定的加热器和稳定的制冷器的热模拟测试设备，其中，加热器的中心位置开设槽孔且槽孔内放置加热片，从而为待测试导热膜提供稳定的热输入源，并通过稳定的制冷器为待测试导热膜提供稳定的热输出源。当开始测试时，需先将待测试导热膜放置于加热器上，且使得待测试导热膜的中心点与加热器上加热片的中心重合，而后将制冷器放置于待测试导热膜的上方，且使得制冷器的中心与加热器上的加热片垂直共轴。此时，为了确保制冷器与待测试导热膜能够相互接触从而形成密闭的热模拟测试环境，需将制冷器底部与加热器预设的凹槽呈榫槽契合。其中，为了减少测试中的纵向传热，本实施例在纵向设置多个隔热垫，实现纵向上的热隔绝。再结合上述测试位置的摆放，使得加热片作为加热器的热源加热时，利用密闭的热模拟测试环境减少空气中的热丧失，令产生的热量从待测试导热膜的中心位置向四周扩散，从而在半径方向上产生温度梯度。此时，待测试导热膜的导热系统可以作为一维系统来处理。

步骤S104，开启制冷器，对待测试导热膜进行降温处理以实现提供稳定的热输出端；

具体的，待测试导热膜放置完成后，利用30V/10A的制冷器电源为制冷器供电，并利用制冷器的制冷装置为热模拟测试创造冷却环境，从而对待测试导热膜进行降温处理，以实现提供稳定的热输出端。

步骤S106，到达第一预设时间后，开启加热器，对待测试导热膜进行加热处理以实现提供稳定的热输入端；

具体的，当开启制冷器到达第一预设时间(本实施例中设置为90s，但具体时长可以根据测试情况按需调整)后，利用30V/5A的加热器电源为加热器的加热片供电，并利用加热片作为中心热源为热模拟测试提供加热环境，从而对待测试导热膜进行加热处理，以实现提供稳定的热输入端。其中，加热器电源供电时，其输出一般设置电压在10V以上，设置电流在1.2-1.5A。

步骤S108，通过温度巡检仪判断待测试导热膜的热传导是否达到平衡，并在热传导达到平衡后，记录加热器上的温度传感器检测到的待测试导热膜的温度值，其中，温度传感器设置于加热器的中心的周围，以检测待测试导热膜的不同圆形区域的温度；

具体的，当开启加热器的加热片后，其提供的加热环境将与制冷器的制冷装置提供的冷却环境逐渐融合，进而向热传导的平衡状态趋近。测试期间，为实现对待测试导热膜的热传导状态的实时监控，需利用热模拟测试设备的加热器中心位置周围的温度传感器对待测试导热膜的温度值实时检测，并且将加热器上温度传感器的PIN接头连接温度巡检仪的相应位置，实现热模拟测试设备与温度巡检仪的连接。从而利用温度巡检仪实现对温度传感器检测到的温度的实时显示，并且通过观察温度巡检仪上显示的温度值的稳定状态来判断待测试导热膜的热传导是否达到平衡状态。

其中，值得注意的是，为了实现对待测试导热膜在多个方向上的导热性能的测试，本实施例中热模拟测试设备的加热器上的温度传感器的数量为多个，且温度传感器均匀设置于加热器中心位置的加热片的周围，以检测待测试导热膜的不同圆形区域的温度。

步骤S110，根据温度值计算待测试导热膜的导热系数。

具体的，当温度巡检仪判断待测试导热膜的热传导达到平衡后，记录当前温度传感器检测到的待测试导热膜的温度值，并根据当前检测到的温度值对待测试导热膜的导热系数进行计算，从而完成对待测试导热膜在不同方向的导热性能的测试，进而表征待测试导热膜在不同方向上的导热性能。

在本发明实施例中，提供了一种热模拟测试方法，应用于热模拟测试设备，热模拟测试设备包括：加热器和制冷器，方法包括：将待测试导热膜放置于制冷器与加热器之间，并营造密闭的热模拟测试环境；开启制冷器，对待测试导热膜进行降温处理以实现提供稳定的热输出端；到达第一预设时间后，开启加热器，对待测试导热膜进行加热处理以实现提供稳定的热输入端；通过温度巡检仪判断待测试导热膜的热传导是否达到平衡，并在热传导达到平衡后，记录加热器上的温度传感器检测到的待测试导热膜的温度值，其中，温度传感器设置于加热器的中心的周围，以检测待测试导热膜的不同圆形区域的温度；根据温度值计算待测试导热膜的导热系数。通过上述描述可知，本发明的热模拟测试方法将待测试导热膜放置于热模拟测试设备的制冷器与加热器之间，分别利用制冷器与加热器对待测试导热膜进行降温处理和加热处理，从而为热模拟测试提供稳定的热输出端和热输入端。而后利用温度巡检仪实时监测待测试导热膜上热传导的状态，并在监测到热传导达到平衡状态后，记录当前温度传感器检测到的温度值，进而利用该温度值进行导热系数的计算。其中，该测试方法处于密闭的热模拟测试环境，减少了空气中的热丧失，使得热量从待测试导热膜的中心位置向四周扩散，并且温度传感器设置于加热器的中心的周围，能够检测到待测试导热膜在不同方向上的多个温度值，使得后续基于温度值计算得到的导热系数可以表征待测试导热膜在不同方向的导热性能，有效缓解了现有的热模拟测试方法存在的无法测试导热膜在不同方向上的导热系数的技术问题。

上述内容对本发明的热模拟测试方法进行了简要介绍，下面对其中涉及到的具体内容进行详细描述。

在本发明的一个可选实施例中，在将待测试导热膜放置于制冷器与加热器之间之前，方法还包括：

获取表面大小足够覆盖所有温度传感器的待测试导热膜。

具体的，由于实际应用中，不同导热膜的尺寸并不相同，因此，在开始热模拟测试前，需要先使用裁刀对导热膜进行模切处理，从而获取表面大小足够覆盖加热器上所有温度传感器的待测试导热膜。而后，将裁剪后的待测试导热膜放置于热模拟测试设备的制冷器与加热器之间，进行后续的导热性能的测试。

在本发明的一个可选实施例中，参考图3，在将待测试导热膜放置于制冷器与加热器之间之前，方法还包括：

步骤S201，开启温度巡检仪，检查温度巡检仪的温度显示是否正常；

具体的，在开始热模拟测试前，需提前对测试过程所使用到设备进行检查，从而保证后续热模拟测试得到的测试结果的准确性。因此，测试前需提前开启温度巡检仪并检查其温度显示是否正常。

步骤S202，若温度巡检仪的温度显示正常，则将待测试导热膜放置于制冷器与加热器之间；

步骤S203，若温度巡检仪的温度显示不正常，则调试温度巡检仪，直至温度巡检仪的温度显示正常。

具体的，若测试前的设备检查发现温度巡检仪温度显示不正常，为保证后续热模拟测试的准确性，需对温度巡检仪进行调试，直至温度巡检仪的温度显示正常后，才可以继续后续的热模拟测试。

在本发明的一个可选实施例中，不同圆形区域的温度为两个不同圆形区域的温度。

具体的，本实施例中热模拟测试方法所应用的热模拟测试设备的加热器上的温度传感器的分布如图4所示，其以加热器中心位置的加热片的中心为圆心，以距离圆心分别为12mm、20mm和65mm的距离为半径，构建三个圆形轨迹，并分别在每个圆形轨迹上均匀对称地布置4个温度传感器。在具体测试时，本实施例中热模拟测试方法对于导热系数的计算，主要应用靠近加热片位置的两个圆形轨迹上的温度传感器所采集的与其对应的圆形区域的温度。其中，最内圈的圆形轨迹上的温度传感器为第一温度传感器，其次中间的圆形轨迹上的温度传感器为第二温度传感器。

在本发明的一个可选实施例中，参考图5，开启制冷器，对待测试导热膜进行降温处理，包括：

步骤S301，开启制冷器的散热装置，对制冷器进行散热处理；

具体的，本实施例中热模拟测试方法所应用的热模拟测试设备的制冷器主要由散热装置和制冷装置两部分组成，其中，散热装置位于制冷装置的正上方。具体实现时，需预先开启制冷器的散热装置，对整个制冷器进行散热处理，防止后续制冷器工作时产生的热量对热模拟测试的结果进行干扰，或因过热对热模拟测试设备造成损坏。

步骤S302，到达第二预设时间后，开启制冷器的制冷装置，对待测试导热膜进行降温处理。

具体的，当上述散热装置开启的工作时长达到第二预设时间(本实施例中设置为30s，但具体时长可以根据测试情况按需调整)后，利用30V/10A的制冷器电源为制冷器供电，并设定制冷器电源的输出电流为2A、电压为10V，从而使制冷器的制冷装置为热模拟测试提供冷却环境。本实施例中制冷装置主要由制冷环和位于制冷环内部的多个制冷片组成，对于制冷片的选取为TEC制冷片。其降温处理的原理主要是通过TEC制冷片的半导体制冷效应，在制冷环与待测试导热膜接触的一端形成冷端，用于对待测试导热膜进行降温处理。与之相对应的，制冷环的另一端(即与散热装置接触的一端)将形成热端，热量通过散热装置进行释放。

在本发明的一个可选实施例中，参考图6，通过温度巡检仪判断待测试导热膜的热传导是否达到平衡，包括：

步骤S401，通过温度巡检仪显示温度传感器检测到的待测试导热膜的温度值；

具体的，由于热模拟测试设备加热器上的温度传感器只能实现对待测试导热膜上的温度信号的采集，无法实现将温度信号转换为供测试人员查看的具体温度值。因此，本实施例将温度传感器的输出端PIN头与温度巡检仪连接，通过温度巡检仪实时将温度传感器检测到的温度信号转换为具体的温度值。其中，温度巡检仪具有24路温度显示通道，通道9-12分别与靠近加热片的内圈圆形轨迹上的温度传感器相对应，通道13-16分别与中间的圆形轨迹上的温度传感器相对应，通道17-20分别与外圈圆形轨迹上的温度传感器相对应。

步骤S402，判断温度值是否达到稳定状态；

具体的，为了观察待测试导热膜的热传导是否达到平衡状态，测试人员需根据温度巡检仪上实时显示的温度值是否达到稳定状态来进行判断。

步骤S403，若温度值达到稳定状态，则表示待测试导热膜的热传导达到平衡状态；

具体的，若温度巡检仪上实时显示的温度值达到稳定状态，即温度值固定不变，则表明此时待测试导热膜的热传导已经达到平衡状态。此时温度巡检仪上显示的温度值将作为后续计算待测试导热膜的导热系数的依据。

步骤S404，若温度值未达到稳定状态，则表示待测试导热膜的热传导未达到平衡状态。

具体的，若温度巡检仪上实时显示的温度值未能达到稳定状态，即温度值一直处于变动的状态，则表明此时待测试导热膜的热传导未能达到平衡状态，测试还需要继续进行。直至温度巡检仪上实时显示的温度值达到稳定状态后，才可以进行后续的导热系数的计算操作。

在本发明的一个可选实施例中，根据温度值计算待测试导热膜的导热系数，包括：

根据导热系数计算算式

计算待测试导热膜的导热系数，式中，K表示待测试导热膜的导热系数，q_r为传热速率，r₁为多个第一温度传感器距离加热器的中心的距离，r₂为多个第二温度传感器距离加热器的中心的距离，多个第一温度传感器位于包围加热器的中心的第一圆形上，多个第二温度传感器位于包围加热器的中心的第二圆形上，T_S,1为多个第一温度传感器检测的温度值的均值，T_S,2为多个第二温度传感器检测的温度值的均值。

具体的，对于本实施例的导热系数计算算式的推导，主要基于前述热模拟测试原理，即将待测试导热膜的导热系统作为一维系统来处理，在待测试导热膜的热传导达到平衡时，其径向上的传热学热扩散方程的形式如下式：

式中，K表示待测试导热膜的导热系数，r表示温度传感器距离加热器的中心的距离，T表示温度。

假设由Q瓦的热量从加热器中心位置的加热片发出，沿待测试导热膜的平面四向传导，则在r₁处时，热流密度为Q/2πr₁l；则在r₂处时，热流密度为Q/2πr₂l，式中，l表示待测试导热膜的厚度。

此时，对公式(1)进行两次积分，可以得到方程的解为：

T(r)＝C₁lnr+C₂ (2)

式中，C₁、C₂表示积分常数。

引入边界条件T(r₁)＝T_S,1，T(r₂)＝T_S,2，即可求得T_S，1＝C₁lnr₁+C₂，T_S，2＝C₁lnr₂+C₂此时，解出C₁、C₂后，公式(2)便可以表示为：

由该公式可以看出，在一个平面径向热传导系统中，温度是对数分布的，与平直壁面中的线性分布并不相同。

在平面径向热传导系统，热传导的传热速率沿半径方向是一个常量，遵循能量守恒定律，因此，通过任何一个圆环面的传热速率可以表示为：

式中A＝2πrl表示垂直于传热方向的面积。

将传热速率公式(4)与前述公式(3)结合，即可得到新的传热速率公式：

在式(5)中，当q_r、T、r已知时，则可求出导热膜的导热系数K：

推导出导热系数K的计算算式后，便可在热模拟测试中待测试导热膜的热传导达到平衡状态后，根据位于加热器上靠近加热片的内圈上的多个第一温度传感器检测到的温度值的均值、位于中间的多个第二温度传感器检测到的温度值的均值以及其他所需的已知数据对待测试导热膜的导热系数进行计算。

上述内容对本发明的热模拟测试方法中涉及到的具体内容进行详细描述，下面以5个具体的热模拟测试实验对上述内容进行说明。

(1)热模拟测试1

本实施例中选取厚度为90μm的石墨烯导热膜进行热模拟测试，测试过程中，设置加热器中心位置的加热片的热源功率为9.14W。根据前述热模拟测试方法中涉及到的具体步骤依次对该石墨烯导热膜进行热模拟测试，并通过温度巡检仪将多个温度传感器检测到的温度信号转换为具体的温度值，如表1所示。进一步的，利用温度巡检仪显示的温度值，根据导热系数计算公式对石墨烯导热膜的导热系数进行计算，其中，传热速率q_r为9.14，厚度l为石墨烯导热膜的平均厚度。值得注意的是，由于实际测试过程中，加热片的功耗仅有90％是通过待测试导热传递到制冷器的，另外10％的功耗通过其他途径耗散。因此，测试时通过导热系数计算公式得到的结果需乘上系数0.9，该系数是多次试验后的经验值，可随经验的累积进行调整。

表1

第一温度传感器	CH09	CH10	CH11	CH12	平均温度
						温度值	32.97	33.17	33.4	32.97	33.1275
第二温度传感器	CH13	CH14	CH15	CH16	平均温度
						温度值	27.99	27.91	28.12	28.3	28.08

通过上述方法可以计算出该石墨烯导热膜利用本发明的热模拟测试方法测得导热系数为1472.19W/(m·K)，进而利用耐驰467设备对同一石墨烯导热膜的导热系数进行测试，得出测试结果为1436.35W/(m·K)。由此可见，本发明的热模拟测试方法具有可靠性，且准确度较高。

(2)热模拟测试2

本实施例还采用上述热模拟测试方法针对不同厚度的石墨烯导热膜进行了对比实验，从而探究待测试导热膜的厚度对热模拟测试的影响，具体的实验数据参考表2。

表2

热模拟测试编号	待测试导热膜的厚度	本发明的导热系数	耐驰467导热系数
				1	90μm	1472.19W/(m·K)	1436.35W/(m·K)
2-1	100μm	1447.43W/(m·K)	1413.92W/(m·K)
				2-2	120μm	1364.56W/(m·K)	1328.75W/(m·K)
2-3	140μm	1117.32W/(m·K)	1249.57W/(m·K)
				2-4	160μm	968.37W/(m·K)	1166.01W/(m·K)

通过对不同厚度的石墨烯导热膜进行了对比实验可知，本发明的热模拟测试方法针对膜厚度在120μm以内的待测试导热膜的热模拟测试结果与耐驰467的测试结果之间的误差低于3％，此时，本发明的热模拟测试方法具有较高的可靠性。而对于膜厚度在140μm及以上的待测试导热膜，本发明的热模拟测试结果与耐驰467的测试结果之间的误差将高于10。该对比实验说明膜厚度在120μm以上时，待测试导热膜的纵向传热热量已经无忽略不计，此时待测试导热膜无法视为二维热传导系统，所以，此时采用本发明的热模拟测试方法得到的测试结果将无法保证较高的准确性。

(3)热模拟测试3

本实施例还采用上述热模拟测试方法针对不同尺寸的正方形的石墨烯导热膜进行了对比实验，从而探究待测试导热膜的尺寸大小对热模拟测试的影响，具体的实验数据参考表3。

表3

热模拟测试编号	待测试导热膜的尺寸	本发明的导热系数	耐驰467导热系数
				1	150*150mm	1472.19W/(m·K)	1436.35W/(m·K)
3-1	100*100mm	1459.83W/(m·K)	1436.35W/(m·K)
				3-2	120*120mm	1465.71W/(m·K)	1436.35W/(m·K)

通过对不同尺寸的石墨烯导热膜进行了对比实验可知，本发明的热模拟测试方法对不同尺寸的正方形的待测试导热膜的测试结果与耐驰467的测试结果之间的误差低于3％。该对比实验说明只要待测试导热膜的尺寸可以覆盖加热器上所有的温度传感器，其模切后的尺寸将不会对测试结果产生影响。

(4)热模拟测试4

本实施例还采用上述热模拟测试方法针对不同尺寸的圆形的石墨烯导热膜进行了对比实验，从而探究待测试导热膜的形状对热模拟测试的影响，具体的实验数据参考表4。

表4

热模拟测试编号	待测试导热膜的尺寸	本发明的导热系数	耐驰467导热系数
				1	边长为150mm的正方形	1472.19W/(m·K)	1436.35W/(m·K)
4	直径为150mm的圆形	1451.92W/(m·K)	1436.35W/(m·K)

通过对不同形状的石墨烯导热膜进行了对比实验可知，本发明的热模拟测试方法对不同形状的待测试导热膜的测试结果与耐驰467的测试结果之间的误差低于3％。该对比实验说明只要待测试导热膜的尺寸可以覆盖加热器上所有的温度传感器，其模切后的形状将不会对测试结果产生影响。

(5)热模拟测试5

本实施例还采用不同于本发明的热模拟测试方法的，采用单向热模拟测试设备的热模拟测试方法进行对比实验，其中，单向热模拟测试设备加热器的热源功率固定，没有制冷器和纵向隔热装置，而且温度传感器仅能测试膜单向热传导，具体的实验数据参考表5。

表5

热模拟测试编号	热模拟测试设备	本发明的导热系数	耐驰467导热系数
				1	本发明的热模拟测试设备	1472.19W/(m·K)	1436.35W/(m·K)
5	单向热模拟测试设备	677.52W/(m·K)	1436.35W/(m·K)

通过采用不同热模拟测试方法对同一石墨烯导热膜进行了对比实验可知，使用单向热模拟测试设备的热模拟测试方法，其测试过程中测试环境的温度不密闭、没有隔绝纵向传热，导致导热膜样品不仅在横向进行单向传热，而且通过热辐射散发到空气中的热量也不能忽略不计，导致测试和计算得到的导热系数非常不准确，仅能用作样品横向对比测试。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种热模拟测试设备，用于实现上述实施例一任一项所述的热模拟测试方法。

实施例三：

本发明实施例还提供了一种热模拟测试系统，包括上述实施例二所述的热模拟测试设备，还包括：温度巡检仪、加热器电源和制冷器电源；

温度巡检仪，用于显示热模拟测试设备的温度传感器检测到的待测试导热膜的温度值；

加热器电源，用于为热模拟测试设备的加热器供电；

制冷器电源，用于为热模拟测试设备的制冷器供电。

具体的，本实施例中热模拟测试系统主要包括：热模拟测试设备、温度巡检仪、加热器电源和制冷器电源，具体实现时，可以完成对热模拟定量和定性两方面的测试。

定量测试主要指对导热膜的导热系数的测量，即前述实施例一中的热模拟测试方法，该定量测试主要利用系统内部的热模拟测试设备完成。通过以热模拟测试设备的加热器中心位置的加热片作为热源，同时结合制冷器的制冷装置作为冷源。当热源与冷源分别提供的加热环境与冷却环境在待测试导热膜上的热传导达到平衡状态时，读取不同圆形轨迹上的温度传感器采集到的温度值，并结合加热片的加热功率值，就可以根据导热系数计算公式实现对导热系数的计算，并利用现有的耐驰LFA 467的测试值作校核。

定性测试主要指利用该系统作为评估比较不同导热膜的导热性能的平台。具体实现时，分别将不同导热性能的导热膜放置于热模拟测试设备的制冷器与加热器之间，进行导热性能测试。其中，每次测试时均将加热器的加热片设置为相同的加热功率，且制冷器的制冷装置的制冷温度设置为相同值。当测试过程，不同导热性能的导热膜上的热传导均达到平衡状态时，利用温度传感器检测加热片上的温度信号，并通过温度巡检仪的21通道显示温度信号所对应的温度值。通过比对温度巡检仪显示的温度值，实现对不同导热膜的导热性能的评估比较，其中，待温度值稳定后，检测到的加热片上的温度值越低，则表明该导热膜的导热性能越好。

值得注意的是，在开始测试前，温度巡检仪、热模拟测试设备、制冷器电源和加热器电源需按照顺序摆放整齐，并将温度巡检仪、制冷器电源和加热器电源的插头接入市电。在测试完成后，对于热模拟测试系统的关闭需要按照如下的关闭顺序：优先关闭加热器电源的输出，而后间隔2min后切断制冷器电源的输出，在经过3min后切断散热装置的电源。其中，具体的时间间隔可以根据测试时的情况按需调整，本实施例不对其进行具体的限制。

本发明实施例所提供的接口转换设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

再例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种热模拟测试方法，其特征在于，应用于热模拟测试设备，所述热模拟测试设备包括：制冷器和加热器，所述方法包括：

将待测试导热膜放置于所述制冷器与所述加热器之间，并营造密闭的热模拟测试环境；

开启所述制冷器，对所述待测试导热膜进行降温处理以实现提供稳定的热输出端；

到达第一预设时间后，开启所述加热器，对所述待测试导热膜进行加热处理以实现提供稳定的热输入端；

通过温度巡检仪判断所述待测试导热膜的热传导是否达到平衡，并在所述热传导达到平衡后，记录所述加热器上的温度传感器检测到的所述待测试导热膜的温度值，其中，所述温度传感器设置于所述加热器的中心的周围，以检测所述待测试导热膜的不同圆形区域的温度；

根据所述温度值计算所述待测试导热膜的导热系数。

2.根据权利要求1所述的热模拟测试方法，其特征在于，在将待测试导热膜放置于所述制冷器与所述加热器之间之前，所述方法还包括：

获取表面大小足够覆盖所有所述温度传感器的所述待测试导热膜。

3.根据权利要求2所述的热模拟测试方法，其特征在于，在将待测试导热膜放置于所述制冷器与所述加热器之间之前，所述方法还包括：

开启所述温度巡检仪，检查所述温度巡检仪的温度显示是否正常；

若所述温度巡检仪的温度显示正常，则将待测试导热膜放置于所述制冷器与所述加热器之间；

若所述温度巡检仪的温度显示不正常，则调试所述温度巡检仪，直至所述温度巡检仪的温度显示正常。

4.根据权利要求1所述的热模拟测试方法，其特征在于，所述不同圆形区域的温度为两个不同圆形区域的温度。

5.根据权利要求1所述的热模拟测试方法，其特征在于，开启所述制冷器，对所述待测试导热膜进行降温处理，包括：

开启所述制冷器的散热装置，对所述制冷器进行散热处理；

到达第二预设时间后，开启所述制冷器的制冷装置，对所述待测试导热膜进行降温处理。

6.根据权利要求5所述的热模拟测试方法，其特征在于，通过温度巡检仪判断所述待测试导热膜的热传导是否达到平衡，包括：

通过所述温度巡检仪显示所述温度传感器检测到的所述待测试导热膜的温度值；

判断所述温度值是否达到稳定状态；

若所述温度值达到稳定状态，则表示所述待测试导热膜的热传导达到平衡状态；

若所述温度值未达到稳定状态，则表示所述待测试导热膜的热传导未达到平衡状态。

7.根据权利要求1所述的热模拟测试方法，其特征在于，根据所述温度值计算所述待测试导热膜的导热系数，包括：

根据导热系数计算算式

计算所述待测试导热膜的导热系数，式中，K表示所述待测试导热膜的导热系数，q_r为传热速率，r₁为多个第一温度传感器距离所述加热器的中心的距离，r₂为多个第二温度传感器距离所述加热器的中心的距离，所述多个第一温度传感器位于包围所述加热器的中心的第一圆形上，所述多个第二温度传感器位于包围所述加热器的中心的第二圆形上，T_S,1为所述多个第一温度传感器检测的温度值的均值，T_S,2为所述多个第二温度传感器检测的温度值的均值。

8.一种热模拟测试设备，其特征在于，用于实现上述权利要求1至7中任一项所述的热模拟测试方法。

9.一种热模拟测试系统，其特征在于，包括上述权利要求8中所述的热模拟测试设备，还包括：温度巡检仪、加热器电源和制冷器电源；

所述温度巡检仪，用于显示所述热模拟测试设备的温度传感器检测到的所述待测试导热膜的温度值；

所述加热器电源，用于为所述热模拟测试设备的加热器供电；

所述制冷器电源，用于为所述热模拟测试设备的制冷器供电。

Images