CN204241400U - 不规则尺寸固体材料导热系数测试系统 - Google Patents
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Abstract
不规则尺寸固体材料导热系数测试系统，它涉及一种导热系数测试系统。本实用新型的目的是为了解决传统导热系数测量时必须按照仪器要求尺寸制作实验样品，不规则形状的固体材料的导热系数无法测量的问题。本实用新型的所述测量炉包括炉体，炉体内由下至上依次设有平板加热器、热板、第一冷板、热流计、第二冷板和恒温水槽，第一冷板上设有若干第一温度检测元件，第二冷板上设有若干第二温度检测元件，热板上设有若干第三温度检测元件，所述恒温水循环机通过水管与恒温水槽构成恒温水循环回路，所述热板、第一冷板和炉体侧壁构成测量室。本实用新型缩短测量周期20%，节约样品成本60%以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种导热系数测试系统，具体涉及不规则尺寸固体材料导热系数测试系统，属于测量仪器技术领域。
背景技术
随着现代工业的快速发展，电机、变压器以及电抗器等电磁机械设备的容量越来越大，此类设备中的电磁损耗和机械损耗较大，器件由于发热而导致的故障以及损坏现象越来越多。材料作为电力设备重要的组成部分，其导热性能在很大程度上决定了电磁机械器件的最高温升以及温升分布情况，严重影响设备的性能以及使用寿命，所以在设计和制造方面对材料导热性能指标的要求越来越高。在保证材料的性能及力学性能的基础上，导热性能的提高对于电力设备容量、性能及寿命的提高起着很大的影响作用。在电力设备的设计研发及生产制造过程中，对设备所采用的材料的导热系数快速精准的测量技术显得至关重要，对于指导电工行业发展和电磁设备发热性能的数值计算具有重要的理论价值和实际工程意义。
因此，在节约测量成本的基础上，发明快速准确的测得材料的导热系数的测量系统，能够大幅度缩减电力产品的研发周期并节约实验样品的成本，是导热系数测量仪器设备的一大进步。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决传统导热系数测量时必须按照仪器要求尺寸制作实验样品，不规则形状的固体材料的导热系数无法测量的问题。
本实用新型的技术方案是：不规则尺寸固体材料导热系数测试系统，包括PC机、数据处理器、测量炉、恒温水循环机，所述测量炉包括炉体，炉体内由下至上依次设有平板加热器、热板、第一冷板、热流计、第二冷板和恒温水槽，第一冷板上设有若干第一温度检测元件，第二冷板上设有若干第二温度检测元件，热板上设有若干第三温度检测元件，所述恒温水循环机通过水管与恒温水槽构成恒温水循环回路，所述热板、第一冷板和炉体侧壁构成测量室，所述热流计的数据输出端、第三温度检测元件数据输出端、第一温度检测元件数据输出端和第二温度检测元件数据输出端均通过数据连线与数据处理器的数据输入端口建立连接，数据处理器的控制输出端口通过导线与平板加热器建立连接，数据处理器的数据输出端口通过数据线与PC机建立数据连接。
所述炉体内壁上设有绝热板，用以减少测试样品侧面散热量。
所述数据处理器包括数据采集模块、统计模块、CPLD芯片和通信模块，所述数据采集模块的输入端与数据处理器的数据输入端口建立连接，数据采集模块的输出端链接统计模块的输入端，统计模块的输出端与CPLD芯片建立连接，CPLD芯片的输出端链接通信模块的输入端，通信模块的的输出端分别连接控制输出端口和数据输出端口，将测量的实时数据进行整理后发送到PC机内进行进一步的数据处理，可以对大量数据进行预处理，不会造成测量的中断，使测量过程更加连贯，更加准确。
所述第一温度检测元件置于第一冷板的下端，第三温度检测元件置于热板的上端，第一温度检测元件和第三温度检测元件用于检测样品圆面中心点的温度。
所述第二温度检测元件置于第二冷板的上端，第二温度检测元件实时检测恒温水槽中冷却水的温度。
本实用新型与现有技术相比具有以下效果：本实用新型平板加热器用于加热样品，热流计测量流经其中的热流量，恒温水槽中装有温度恒定的冷却水用于带走来自实验样品的热量，本实用新型一方面可以记录流经样品的热流量和样品上下表面实时的温度值，用以计算样品的导热系数；另一方面可以根据需要输出控制信号控制测量炉的平板加热器温度，以达到热板温度基本恒定的状态，数据处理及控制系统进一步将测量数据传输至PC上位机内，可以实时显示测量初始数据、测量时间等，最终计算得到在一段时间内导热系数的平均值，并保存数据列表，从而对不规则固体材料的导热系数进行间接测量的目的，本实用新型结构简单，仪器的成本低，经济性强，本实用新型对于待测样品的尺寸形状无苛刻要求，免除了固体材料的精细加工过程，并且可有测量绝缘固体材料和飞绝缘固体材料，采用该系统在相同测量条件的基础上，可以缩短测量周期20%，节约样品成本60%以上。
附图说明
图1是本实用新型结构框图；
图中 1、PC机，2、数据处理器，2-1、数据输入端口，2-2、控制输出端口，2-3、数据输出端口，2-4、数据采集模块，2-5、统计模块，2-6、CPLD芯片，2-7、通信模块，3、测量炉，3-2、平板加热器，3-3、热板，3-3-1、第三温度检测元件，3-4、第一冷板，3-4-1、第一温度检测元件，3-5、热流计，3-6、第二冷板，3-6-1、第二温度检测元件，3-7、恒温水槽，3-8、测量室，3-9、绝热板，4、恒温水循环机。
具体实施方式
结合附图说明本实用新型的具体实施方式：本实施方的不规则尺寸固体材料导热系数测试系统，包括PC机1、数据处理器2、测量炉3、恒温水循环机4，所述测量炉3包括炉体，炉体内由下至上依次设有平板加热器3-2、热板3-3、第一冷板3-4、热流计3-5、第二冷板3-6和恒温水槽3-7，第一冷板3-4上设有若干第一温度检测元件3-4-1，第二冷板3-6上设有若干第二温度检测元件3-6-1，热板3-3上设有若干第三温度检测元件3-3-1，所述恒温水循环机4通过水管与恒温水槽3-7构成恒温水循环回路，所述热板3-3、第一冷板3-4和炉体侧壁构成测量室3-8，所述热流计3-5的数据输出端、第三温度检测元件3-3-1数据输出端、第一温度检测元件3-4-1数据输出端和第二温度检测元件3-6-1数据输出端均通过数据连线与数据处理器2的数据出入端口2-1建立连接，数据处理器2的控制输出端口2-2通过导线与平板加热器3-2建立连接，数据处理器2的数据输出端口2-3通过数据线与PC机1建立数据连接。
所述炉体内壁上设有绝热板3-9。
所述第一温度检测元件3-4-1置于第一冷板3-4的下端，第三温度检测元件3-3-1置于热板3-3的上端。
所述第二温度检测元件3-6-1置于第二冷板3-6的上端。
所述数据处理器2包括数据采集模块2-4、统计模块2-5、CPLD芯片2-6和通信模块2-7，所述数据采集模块2-4的输入端与数据处理器2的数据出入端口2-1建立连接，数据采集模块2-4的输出端链接统计模块2-5的输入端，统计模块2-5的输出端与CPLD芯片2-6建立连接，CPLD芯片2-6的输出端链接通信模块2-7的输入端，通信模块2-7的的输出端分别连接控制输出端口2-2和数据输出端口2-3。
本实用新型使用前，将尺寸不规则的固体绝缘材料包裹成标准尺寸的测试样品，将样品置于测量室3-8内，调节数据处理器2使热板加热，第一温度检测元件3-4-1、第二温度检测元件3-5-1和第三温度检测元件件3-3-1将检测的数据送至数据采集模块2-4后进入统计模块2-5内进行数据预处理后送入CPLD芯片内进行逻辑汇总，同时CPLD芯片2-6通过通信模块2-7将温度信号送至水平加热器3-2，对温度进行调节，恒温水槽3-7与恒温水循环机4之间通过水循环制造恒温环境，当检测完毕后，CPLD芯片2-6通过通信模块2-7将预处理的数据信息发送到PC机1内进行运算处理，得出最终结果。
Claims (5)
1.不规则尺寸固体材料导热系数测试系统，包括PC机（1）、数据处理器（2）、测量炉（3）、恒温水循环机（4），其特征在于：所述测量炉（3）包括炉体，炉体内由下至上依次设有平板加热器（3-2）、热板（3-3）、第一冷板（3-4）、热流计（3-5）、第二冷板（3-6）和恒温水槽（3-7），第一冷板（3-4）上设有若干第一温度检测元件（3-4-1），第二冷板（3-6）上设有若干第二温度检测元件（3-6-1），热板（3-3）上设有若干第三温度检测元件（3-3-1），所述恒温水循环机（4）通过水管与恒温水槽（3-7）构成恒温水循环回路，所述热板（3-3）、第一冷板（3-4）和炉体侧壁构成测量室（3-8），所述热流计（3-5）的数据输出端、第三温度检测元件（3-3-1）数据输出端、第一温度检测元件（3-4-1）数据输出端和第二温度检测元件（3-6-1）数据输出端均通过数据连线与数据处理器（2）的数据出入端口（2-1）建立连接，数据处理器（2）的控制输出端口（2-2）通过导线与平板加热器（3-2）建立连接，数据处理器（2）的数据输出端口（2-3）通过数据线与PC机（1）建立数据连接。
2.根据权利要求1所述不规则尺寸固体材料导热系数测试系统，其特征在于：所述炉体内壁上设有绝热板（3-9）。
3.根据权利要求2所述不规则尺寸固体材料导热系数测试系统，其特征在于：所述第一温度检测元件（3-4-1）置于第一冷板（3-4）的下端，第三温度检测元件（3-3-1）置于热板（3-3）的上端。
4.根据权利要求3所述不规则尺寸固体材料导热系数测试系统，其特征在于：所述第二温度检测元件（3-6-1）置于第二冷板（3-6）的上端。
5.根据权利要求4所述不规则尺寸固体材料导热系数测试系统，其特征在于：所述数据处理器（2）包括数据采集模块（2-4）、统计模块（2-5）、CPLD芯片（2-6）和通信模块（2-7），所述数据采集模块（2-4）的输入端与数据处理器（2）的数据出入端口（2-1）建立连接，数据采集模块（2-4）的输出端链接统计模块（2-5）的输入端，统计模块（2-5）的输出端与CPLD芯片（2-6）建立连接，CPLD芯片（2-6）的输出端链接通信模块（2-7）的输入端，通信模块（2-7）的的输出端分别连接控制输出端口（2-2）和数据输出端口（2-3）。
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