CN201107284Y - 导热系数测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种导热系数测试装置,包括由固定半和活动半组合而成的护罩,护罩活动半配有驱动器和传动机构;护罩内布置有试件的夹持机构,该夹持机构包括冷板和热板,冷板固定安装在护罩固定半,热板装在护罩活动半,并与之滑动配合,该热板配有驱动器和传动机构;冷板、热板分别设有温度传感器;本装置还配有自动控制系统;所述热板设有位移传感器;热板的驱动器是电动机,传动机构是丝杆/螺母副,该传动机构还具有导向滑轨;冷板设有压力传感器;所述自动控制系统包括由上述各种传感器构成的数据采集装置、数据存储装置、数据处理装置、数据显示装置。本装置自动化程度高,可直接得出导热系数的值,且测试数据真实、准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种导热系数测试装置,属于测试技术领域。
背景技术
工程材料的导热系数测量有多种方法,目前普遍采用的是热板测试法,其测试装置主要有一对板式夹持机构,用于夹持试件,其中一块设有加热器,称热板,另一块称冷板。测试时,先用普通量具如游标卡尺测量出试件的厚度,再放入测试装置由夹持机构夹持,加热后,用温度计测量试件两端的温度差,根据温度差、试件厚度值,人工计算出试件的导热系数。该测试法的标准(GB10294-88)规定,夹持机构对试件的夹持力为2.5kPa。该装置的传统结构是采用重物(砝码)施加夹持力,因操作烦琐,后改为用螺旋施加夹持力,另加压力表观察夹持力的值。随着电子测量技术的普及,温度测量改为用温度传感器,计算装置采用微处理器,数据用显示器显示,存储器存储,打印机记录。尽管如此,导热系数测量仍然很烦琐,没有实现全自动,一是施加夹持力还要人工操作,二是试件的厚度还是依靠人工测量,还需向计算机输入厚度数据后,才能计算出导热系数。并且,人工操作不可避免地存在读数误差,量具的精度也有限,故测试的最终结果精度不高。
另外,夹持机构的冷板是固定的,热板是运动的,夹持试件时,热板向冷板方向移动,但该热板没有导向机构,不能保证与冷板平行,试件表面受力、受热不均匀,检测点测得的温度值不真实,也使测试的最终结果精度不高。
发明内容
本实用新型的目的,是提供一种导热系数测试装置。该装置自动化程度高,可直接得出导热系数的值,且测试数据真实、准确。
本实用新型的技术解决方案是:
一种导热系数测试装置,包括由固定半和活动半组合而成的护罩,护罩活动半配有驱动器和传动机构;所述护罩内布置有试件的夹持机构,该夹持机构包括冷板和热板,所述冷板固定安装在护罩固定半,所述热板装在护罩活动半,并与之滑动配合,该热板配有驱动器和传动机构;所述冷板、热板分别设有温度传感器;本装置还配有自动控制系统;所述热板设有位移传感器。
所述热板的驱动器是电动机,传动机构是丝杆/螺母副,该传动机构还具有导向滑轨。
所述冷板设有压力传感器。
所述冷板设有冷却装置。
所述自动控制系统包括由上述各种传感器构成的数据采集装置、数据存储装置、数据处理装置、数据显示装置。
本装置的有益技术效果:自动化程度高,可直接得出导热系数的值,且测试数据真实,准确性高;在多个试件需要测试时,可连续使用,工作效率高。
附图说明
图1是本装置的结构示意图
图2是本装置自控系统的原理、结构框图
具体实施方式
本装置由机械和自控两大部分构成。
参见图1:机械部分设有一机箱19,机箱19上布置有试件防护罩5,罩内壁有保温层4。防护罩5由固定半和活动半组合而成,固定半的背面连接压力变送器(传感器)的承压件6,承压件6固定在机箱19上。活动半配有驱动电机9,通过丝杆/螺母副传动,驱动活动半水平方向移动,并由装配在机箱19上的滑轨8与活动半上的滑套配合,对活动半导向,使之平行移动。固定半内固定安装有冷板2。活动半内设有热板1,与活动半活动配合,活动半配有驱动电机10,通过丝杆/螺母副传动,驱动热板1水平方向移动,并由装配在热板1上的滑轨8与活动半上的滑套配合,对热板1导向,使之平行移动。滑轨8共四根,分布在热板1的四角,故导向效果好,平行度很高,可确保试件表面受力、受热均匀,提高测试精度。
冷板2安装有温度变送器(传感器)的传感头18。冷板2的恒温装置改为水冷装置,该装置包括恒温水槽13,水泵12。在冷板2内加工有冷却水腔,通过水管11和恒温水槽13相连,由水泵12驱动水循环,冷却冷板2,使其温度稳定在测试规范值。
热板1内设有电加热器,热板1的中心部位安装温度变送器(传感器)的传感头,固定在防护板17上(该传感头位于防护层16内,故图中未表示),热板1的内壁上布置位移传感器20,位移传感器20共四个,分布在热板1的四角,检测值取四个位移传感器的平均值,以提高厚度测量的准确度。
机箱19的操作面板14上装有显示仪表15。
参见图2:自动控制系统包括数据采集装置21、数据存储装置22、数据处理装置23、数据显示装置24、操作指令输入装置25、驱动电路26。数据采集装置21采集温度、试件厚度、夹持力、以及电加热器功率数据,送入存储装置22存储,并送入数据处理装置23处理,处理结果由显示装置24显示。处理装置23采用可编程序控制器(PLC),也可用其它微处理器。显示装置24采用液晶显示器。输入装置25用键盘,也可配触摸屏。处理装置23输出的控制信号经驱动电路26送到各被控对象(电机、加热、制冷等)。
本装置的使用方法:
使用前应做调试,设定位移传感器20的初始位置,作为试件厚度测量的“零”位,具体方法是,启动电机10,使热板1、冷板2接触,观察接触压力到2.5KPa时停机,此状态即为试件厚度测量的“零”位。
根据试件的材质、几何尺寸,按照试验标准的规定,用自动控制系统的指令输入装置25,并预先设定温度、恒温时间等参数。
将热板1松开到一定宽度,装入试件7,重复上述操作,将试件7夹紧,当夹持力到2.5KPa时,电机10自动停机,位移传感器20检测到的热板1的位移量即是试件7的厚度。上述工作完成后,启动电机9,将防护罩5闭合,当热板1、冷板2完全接触时,电机9自动停止。再启动测试按钮,加热器通电,将热板1加热,同时冷板2在冷却循环水的作用下被冷却,当温度及恒温时间达到设定值时,数据采集装置21采集温度变送器、位移量、加热功率等相关数据,由数据处理装置23按下式计算:
λ=Q·L/(T1-T2)·A
式中:λ-导热系数;Q-加热功率;L-试件厚度;
T1-热板中心计量温度;T2-冷板温度;
A-试样面积(0.01767m2)
计算出的导热系数值由显示器24显示。
计算结果出来之后,加热器自动断电,停止加热。冷却循环水也停止工作。然后松开热板1,取出试样,本次测试工作完成。
需要说明,上述过程是由自控系统自动完成的,该系统编写有操作程序,存储在存储装置22中。
Claims (5)
1.一种导热系数测试装置,包括由固定半和活动半组合而成的护罩,护罩活动半配有驱动器和传动机构;所述护罩内布置有试件的夹持机构,该夹持机构包括冷板和热板,所述冷板固定安装在护罩固定半,所述热板装在护罩活动半,并与之滑动配合,该热板配有驱动器和传动机构;所述冷板、热板分别设有温度传感器;本装置还配有自动控制系统;其特征在于:所述热板设有位移传感器。
2.根据权利要求1所述的导热系数测试装置,其特征在于:所述热板的驱动器是电动机,传动机构是丝杆/螺母副,该传动机构还具有导向滑轨。
3.根据权利要求1所述的导热系数测试装置,其特征在于:所述冷板设有压力传感器。
4.根据权利要求1所述的导热系数测试装置,其特征在于:所述冷板设有冷却装置。
5.根据权利要求1所述的导热系数测试装置,其特征在于:所述自动控制系统包括由上述各种传感器构成的数据采集装置、数据存储装置、数据处理装置和数据显示装置。
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