[发明专利]一种双段铂丝法流体热导率测量装置及方法

权利要求书

1.一种双段铂丝法流体热导率测量装置，其特征在于，包括：电路部分；所述电路部分包括锁相放大器、电阻箱、运算放大器、减法器以及两段铂丝，其中，所述锁相放大器、所述电阻箱和两段所述铂丝形成闭合回路，两段所述铂丝均通过所述运算放大器与所述减法器相连，所述减法器与所述锁相放大器相连，所述电阻箱通过所述运算放大器与所述锁相放大器相连。

2.根据权利要求1所述的一种双段铂丝法流体热导率测量装置，其特征在于，还包括本体部分，所述本体部分包括聚氟乙烯特制夹具和三根铂杆，三根铂杆的一端均穿插在所述聚氟乙烯特制夹具上，另一端均与所述铂丝接触。

3.根据权利要求2所述的一种双段铂丝法流体热导率测量装置，其特征在于，三根所述铂杆将所述铂丝分为两段，其中一段长度为另一段长度的三分之一。

4.根据权利要求1所述的一种双段铂丝法流体热导率测量装置，其特征在于，通过所述锁相放大器读取两段铂丝的电压信号，经过运算放大器将两个电压信号的差值放大后，再经过减法器进行处理，并用于热导率计算。

5.一种双段铂丝法流体热导率测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，通过锁相放大器、铂丝、电阻箱搭建电桥电路；通过锁相放大器向电路施加毫伏级的电压，调节电阻箱电阻，使电阻箱电阻大小等于两端铂丝电阻差值，使得电桥平衡；

S2，增大锁相放大器的输出电压，铂丝被加热，因焦耳效应产生的热量以2ω的频率对铂丝和流体加热，铂丝电阻和温度成线性关系，电阻值以2ω频率振荡，在频率为ω的交流电电流下产生了频率为3ω的电压分量；

S3，在0.5Hz～2Hz范围内，通过锁相放大器调节频率大小，得到不同频率下两段铂丝的三倍频电压差值大小，拟合得到斜率：

根据公式：

计算得到待测流体的热导率λ大小；

式中：ω是实验锁定的频率，U_ω,1长段铂丝的一倍频电压，U_ω,2为短段铂丝的一倍频电压，U_3ω,1为长段铂丝的三倍频电压，U_3ω,2为短段铂丝的三倍频电压，α_R为电阻温度系数，l为长段铂丝的长度，R₁为长段铂丝的电阻。