[发明专利]一种非稳态平行热线导热系数测试仪及其试验方法

权利要求书

1.一种非稳态平行热线导热系数测试仪的测试方法，所述测试仪包括试验炉体、试样、热线、热线引线、示差热电偶、测压引线以及试验炉加热系统、热线恒功率供给系统、热线电压测量系统，第一块试样上表面设有热线槽和设在热线槽一侧的第一个平行槽，热线设在热线槽内，第一个平行槽内设有第一测温热电偶，在第一块试样上的第二块试样上表面设有第一参比热电偶，该第一测温热电偶和第一参比热电偶构成第一个示差热电偶；其特征是：热线槽另一侧所设的第二个平行槽内设有第二测温热电偶，在第一块试样上的第二块试样上表面设有与第二个平行槽内的第二测温热电偶相对应的第二参比热电偶，该第二测温热电偶和第二参比热电偶构成第二个示差热电偶；其测试方法如下：

a.试样及制备：同材质同规格同批次的试样二块，试样长度和宽度的表面平整度优于0.2mm，二块试样叠放时应平稳，其之间的缝隙不大于0.2mm；在第一块试样上表面的中心，沿长度方向，开设一条不大于1.0mm×1.0mm的水平通槽，该水平通槽称为热线槽，用于热线的设置；在热线槽的两端，距试样端面15mm处，向热线槽的一侧，开设与热线槽最大距离不大于10mm的V字形测压槽，用于测压引线的设置；在热线槽的两侧距热线槽15mm处，各开设一条与热线槽平行的1.0mm×1.0mm的水平通槽，该水平通槽为平行槽，用于测温热电偶的设置；将试样烘干处理后，备用；对于特坚硬的试样，分别在两块试样上相对的面，开0.5mm×0.5mm的槽；散装料和不定型材料，参见“GB/T 5990《耐火材料导热系数试验方法-热线法》”的相关规定；

b、试样及热线单元的安装：把第一块试样水平放置在耐高温且不与试样发生反应的试样支撑上，让第一块试样的刻槽面朝上，将热线设置在热线槽中心部位，加热引线设置在热线槽的两端，测压引线设置在测压槽中，当热线、测压引线、加热引线的汇交点大于1.0mm*1.0mm时，适当凿宽该点；两平行槽中分别设置测温热电偶；用与试样同材质的细粉、水和糊精混合成粘稠状，仔细地将热线、热线引线、测压引线、测温热电偶的丝线平直地固定在槽中，然后在已设置好热线单元的第一块试样上表面放置第二块试样，将参比热电偶放置在第二块试样的上表面，用与试样相同材质的上盖板压住参比热电偶；检查热线单元的测量回路和加热回路连接正常后，将试样送入试验炉炉膛，完成热线单元和试样的安装；

c.参数录入：在控制测量系统的计算机中，输入试样规格尺寸、质量，系统自动计算试样的体积密度ρ，输入热线长度l、热线与平行的测温热电偶的距离r、试验温度，系统自动按照试样的材质和试验温度，自动编排加热制度，显示所选定的升温制度，或由工作者另选升温制度或修改当前升温制度；或录入热处理温度；

d.运行：计算机发出指令后，程序自动启动，炉体按程序自动加热，示差热电偶的测量与判定系统同时工作；当炉温达到预设的第一个试验温度时自动保持，待示差热电偶指示的温差为0.05℃以内，并连续10min钟以上，试验炉加热系统自动启动，系统按照试样的材质和当前试验温度，自动施加一定量的恒定功率，热线的电流I（A），电压U（V）、示差热电偶的温差θ(t)系统自动采集，并绘制相应曲线，从热线开始通电起计时，其加热时间T，系统依据试样材质、试验温度、导热系数预判值、采样周期因素自动智能判定；在热线加热过程中，炉温持续保持在试验温度±5℃，系统按GB/T 5990的约定和双示差热电偶按下e步骤中的1）或2）快速运算和甄别，热线第一次加热完成，自动关闭热线加热回路，热线加热结束，自动获得试验数据和导热系数值λ1；炉温持续保持在试验温度±5℃，待示差热电偶指示的温差在15min钟内保持在0.05℃以内，热线加热系统再次自动启动，按上述过程进行，以此往复进行3至5次按e步骤进行运算与处理；当第一个试验温度测试完毕，系统自动程序升温，到达第二个试验温度后，循环上一个试验温度点下的过程，以此类推，直到测试完成全部试验过程；

e.结果的运算与处理：在每个试验温度，连续测试3次；

1）对于一个平行槽内设置多测温点示差热电偶时，对应一个试验温度，获得该温度下的连续的三次测试值，求其均值，进行偏差运算，若任何一次的测试值偏离均值10%以上，则追加一次测试，求其4次测量的均值，若仍然有偏离均值10%的测试值，则，追加第五次测试，剔除偏差大于30%和/或大于极限偏差△_极=3σ，σ为标准差的测试值，最终获得λ值；

2）对于两个平行槽内各设置一支示差热电偶，获得λ11、λ12、λ13、λ14或λ15和λ21、λ22、λ23、λ24或λ25，对于每一个示差热电偶，遵循上述1）的约定，计算出λ1、λ2，当λ1与λ2相对偏差在10%以内，按λ=（λ1+λ2）/2计算导热系数，当λ1与λ2相对偏差大于10%，则重新进行测量；λ11表示第一行槽内的示差热电偶第一次测量值，λ21表示第二个平行槽内的示差热电偶第一次测量值，λ1表示第一个平行槽内的示差热电偶测量值，λ2表示第二个平行槽内的示差热电偶测量值，其它依次类推；

3) 对于3个及以上试验温度的试样，从第一个试验温度到最后一个试验温度，系统自动绘制导热系数与温度的关系曲线，依据其趋势线，给出试验温度下试样的导热函数。