[发明专利]一种热扩散系数测量装置及方法

权利要求书

1.一种热扩散系数测量装置，其特征在于，包括：半导体制冷片TEC、上加热板、下加热板、第一恒温控制器、第二恒温控制器、温控模块、第一热电偶、第二热电偶、数据采集系统以及计算机；

所述温控模块用于输出功率，使得所述半导体制冷片TEC的上端面的温度为余弦变化；为了保证温度的均匀性，将9片半导体制冷片以3×3的方式平铺排放，并使用铜箔包裹，通过温控模块控制输出功率，使得半导体制冷片上端面的温度为余弦变化；

树脂试样设置在所述半导体制冷片TEC的上端面，所述上加热板设置在所述树脂试样的上端面，所述第一恒温控制器与所述上加热板连接，用于控制所述上加热板为所述树脂试样的上端面加热，使所述树脂试样的上端面保持恒定温度；

所述下加热板设置在所述半导体制冷片TEC的下端面；所述第二恒温控制器与所述下加热板连接，用于控制所述下加热板为所述半导体制冷片TEC的下端面加热，使所述半导体制冷片TEC的下端面保持恒定温度；

所述第一热电偶和所述第二热电偶分别设置在所述树脂试样的下表面和中间截面，用于采集所述树脂试样的下表面温度和中间截面温度；

所述数据采集系统与所述第一热电偶和所述第二热电偶连接，用于采集所述树脂试样的下表面温度和中间截面温度；

所述计算机与所述数据采集系统连接，用于根据所述树脂试样的下表面温度和中间截面温度计算树脂试样的热扩散系数。

2.根据权利要求1所述的热扩散系数测量装置，其特征在于，所述上加热板中设置有第一温度传感器，用于检测所述上加热板的温度，并将检测到的上加热板的温度反馈至所述第一恒温控制器，所述第一恒温控制器根据反馈的上加热板的温度对所述上加热板进行控制。

3.根据权利要求1所述的热扩散系数测量装置，其特征在于，所述下加热板中设置有第二温度传感器，用于检测所述下加热板的温度，并将检测到的下加热板的温度反馈至所述第二恒温控制器，所述第二恒温控制器根据反馈的下加热板的温度对所述下加热板进行控制。

4.根据权利要求1所述的热扩散系数测量装置，其特征在于，所述第一恒温控制器和所述第二恒温控制器采用PID调节方法控制上加热板和下加热板的温度。

5.根据权利要求1所述的热扩散系数测量装置，其特征在于，所述半导体制冷片TEC的上端面上设置有第三温度传感器，所述第三温度传感器用于检测半导体制冷片TEC的上端面温度，并将检测到的半导体制冷片TEC的上端面温度反馈至所述温控模块，所述温控模块根据反馈的半导体制冷片TEC的上端面温度输出功率，使得所述半导体制冷片TEC的上端面温度呈余弦变化。

6.根据权利要求1所述的热扩散系数测量装置，其特征在于，所述计算机通过RS232端口与所述温控模块连接，用于显示所述半导体制冷片TEC的上端面温度。

7.一种热扩散系数测量方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-6任意一项所述的热扩散系数测量装置，所述方法包括：

采集树脂试样的下表面温度和中间截面温度；所述下表面温度和所述中间截面温度的变化趋势是呈余弦函数形式变化的；

根据所述下表面温度和所述中间截面温度，确定相位差；

获取所述树脂试样的厚度以及余弦波频率；

根据所述相位差、所述厚度以及所述余弦波频率计算所述树脂试样的热扩散系数。

8.根据权利要求7所述的热扩散系数测量方法，其特征在于，所述热扩散系数的计算公式如下：

其中，为热扩散系数，为相位差、f为余弦波频率、L为树脂试样的厚度。