[发明专利]一种热线法瞬态测量材料热物性的数据处理方法

说明书

本发明公开一种热线法瞬态测量材料热物性的数据处理方法，通过对该方法中热导率λ、热扩散系数a的计算公式的修正，使其更体现材料热物性瞬态测量的客观规律，准确地获得热导率、热扩散系数、定压比热容和蓄热系数的测量值。

技术领域

本发明属于热学和传热学，涉及一种材料热物理性质的测量方法。

背景技术

由热线法瞬态测量材料热物性的一般原理，不难导出测量装置中，在加热升温的过程中，热线表面和介质的接触界面处的温度变化规律为

式中，斜率

截距

热流面密度

式中，I表示热线中通过的电流，单位：安培；R为热线的电阻，单位：欧姆；r₀为热线半径，单位：米；l为热线长度，单位：米。

由于(1)式为一标准的线性方程。因此，只要研制出一套测量装置，采用实验方法，能够测量出一系列的lnτ_i和θ_i(r₀,τ_i)，就可以用最小二乘法则做线性拟合，计算出拟合直线的斜率k和截距D，用之代入(2)和(3)式，立即可以获得热线法瞬态测量待测材料的热导率λ的计算公式为

同时，也可以获得热扩散系数a的计算公式为

应用上述各式，似乎就能用热线法实现对材料热物理性质的瞬态测量。

但实践中远非如此，当研制出测量装置，应用于实际测量时，申请人注意到：测量获得的热导率的测量值，远大于材料热导率的公认值，甚至存在着数量级的差异。这是为什么呢？这是遇到的第一个困难，需要认真对待，加以解决。

此外，申请人还注意到：测量出来的热扩散系数也小了一个数量级，与材料热扩散系数的公认值并不一致。

再有，用上面获得的热导率和热扩散系数的测量值，测算材料的定压比热容时，其测算值比公认值也大了一个数量级。

这一连串的问题，显示了这样一个事实：似乎直接应用一维圆柱面传热模型，建立起来的热线法瞬态测量材料热物性的一般理论，以及导出的计算公式，不能直接用于热线法瞬态测量材料热物性的数据计算。

这样，就让申请人面临两种选择，要么放弃依据一维圆柱面传热理论建立起来的热线法瞬态测量材料热物性的一般理论，要么改造热线法瞬态测量材料热物性的计算公式，使之变得适合瞬态测量材料的热导率和热扩散系数。也就是说，如果希望继续使用一维圆柱面传热模型于热线法瞬态测量材料的热物性，就必须对(5)式和(6)式加以改造，探索瞬态测量热导率和热扩散系数计算的新公式，使其更体现瞬态测量材料热物性的客观规律，才能更加准确地测量材料的热物理性质。

发明内容

针对上述问题，发明人经仔细研究，反复验证，找到了求解热导率和热扩散系数新的数学模型，进一部完善了热线法瞬态测量材料热物性的理论及方法，其技术方案是：

一种热线法瞬态测量材料热物性的数据处理方法，包括步骤：

一、准备步骤

1)、制作待测材料的标准试样，该试样为两块同质方体试样；

2)、制作一套测量仪器，该测量仪器包括探头、稳流电源，数据采集器、数据处理器；

3)、建立求解材料热物性参数的物理数学模型，依据该物理数学模型编写软件程序，写出代码，存入测量仪器；