[发明专利]一种上下恒温参数辨识法测固-固接触热阻

说明书

技术领域

本发明属于测试技术领域，具体涉及一种固-固接触热阻测试方法，特别是一种上下恒温参数辨识法测固-固接触热阻。

背景技术

接触热阻是一个受材料物性、机械特性、表面形貌、接触压力、温度、间隙材料等众多因素影响的参数。根据实验热流是否稳定，一般把接触热阻测量方法分为瞬态法和稳态法。瞬态法也是一种常用的接触热阻实验测量方法，其主要包括激光光热测量法、热成像法、“flash”闪光法、激光光声法等，其中激光光热测量法又包含调制光热法和热扫描法，调制光热法又有光热幅值法、光热相位法和脉冲法之分。虽然各种瞬态法虽宜于快速测量且可测量小到纳米数量级的薄膜，但其测量过程易受各种因素影响，且公式推导相对复杂，测量精度也较难保证。因此，界面接触热阻测量方法最常用的是稳态法：在两接触样品上维持一定的温差，测量两样品轴向上的温度值，再由傅里叶定律外推至接触界面处从而得到界面上的温差；热流量可由热流量计测量或由样品材料的热导率和温度梯度计算得到，从而R=|T1-T2|/Q。稳态接触热阻测试方法多是和美国国家标准ASTMD5470-06的测试标准设备相类似，但多有文献指出由于温度测量的不确定性误差和热损失误差很难保证对界面接触热阻有足够高的测量精度。

发明内容

本发明的目的是提一种上下恒温参数辨识法测固-固接触热阻。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种上下恒温参数辨识法测固-固接触热阻，包括以下具体步骤：

第一步，测试设备的准备和测试试样测试点的选取：

加工出两试样，将试样竖直同轴夹装在两个上下对称设置的制冷加热套之间，在两制冷加热套上设置有应力加载装置，所述的试样上设置有温度传感器，温度传感器与数据采集系统连接，用于测试试样的轴向温度；

试样上测试点之间的位置满足如下关系：每个试样从下端面到上端面之间均设置n个测试点，每个试样上的相邻两个测试点之间的轴向距离相等，测试点之间的距离为dx；

第二步，加载压应力，正向对试样加热：

对两试样轴向的一端加热，另一端冷却，试样温度达到稳定后开始采集测试温度；所述的测试温度包括各试样上n个测试点的测量温度T_i，ji=1，······n，n为试样上测试点数目，j=1，2分别表示两不同的试样；

第三步，测试点测量温度的修正：

在做好充分的绝热条件下，对试样的两端同时设定同一个恒定温度，试样温度达到稳定后开始采集测试温度；所述的测试温度包括试样上n个测试点的测量温度n为试样上测试点数目；

对步骤二中所采集的n个测试点的温度测量范围根据精度需要进行上述的多恒定温度点重复进行试样上n个测试点的测量温度采集，并把试样上各个测试点的测量温度与所设定的恒定温度进行参数辨识分析，进行线性拟合或多元拟合成相关函数；

第四步，接触热阻R的计算：

把第三步的相关函数对步骤二中采集的各个测试点的测量温度进行求解得到一修正温度n为试样上测试点数目；

进而在忽略热流损失的情况下，可较高精度的计算得到试样的接触热阻R。

为较高精度的计算得到热流量，也可在测试试样两端或任意一端轴向加设同样截面尺寸的标准热流量计。

所述的温度传感器采用热电偶、热电阻、PT100或PT25。

同现有技术相比，本发明所述的一种上下恒温参数辨识法测固-固接触热阻采用上下双向热流的对称测试结构进行上下恒定温度基本消除热损失和温度传感器的误差项，且可在保证较高的精度前提下能快速的测定接触热阻。

为了便于深入了解本发明的结构内容以及所能达成有益效果，下面结合附图和具体实施对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明一种上下恒温参数辨识法测固-固接触热阻的装置的结构示意图。

图2为本发明的系统测试原理图；

图3为本发明中测试试件1的示意图；

图4为采用本发明方法的上下恒定温度后的温度偏差同恒定温度的关系图。

图5为采用本发明方法的上下恒定温度后的拟合函数的相关参数。

图6为本发明方法修正后的接触热阻与热流量的关系图。

具体实施方式