[发明专利]一种低温热导率测量装置和测量方法

说明书

本发明公开了一种低温热导率测试装置和测量方法，二极冷屏具有二极冷板，待测样品的一端安装在二极冷板上，铜板安装在待测样品的另一端，第一温度传感器和第一加热块安装在铜板上；第二温度传感器和第二加热块安装在二极冷板上；二极冷屏安装在一级冷屏的内部，一级冷屏安装在真空腔体的内部；真空腔体和制冷机均固定安装在支架上，制冷机的一级冷头和二极冷头分别与一级冷屏和二极冷屏连通；第一温度传感器和第二温度传感器均与温控仪的输入端连接，温控仪的输出端与第二加热块连接，第一加热块与热端加热电源连接，第一冷屏的一级冷板与快速回温加热电源连接。本测试装置的漏热少，能够准确测量热导率。

技术领域

本发明涉及低温下热导率测量技术领域，具体为一种低温热导率测量装置和测量方法。

背景技术

热导率是物质的基本热物性参数之一。随着低温技术、超导技术、航天技术的发展及在工程领域的广泛应用，热导率的测量不仅仅是物理研究的重要手段，也能够为工程设计提供必要的数据。对于种类相同的固体材料，其低温热导率仍会随着温度、成分、杂志、结构等缺陷的变化而变化，因此，固体低温热导率的测量具有重要的作用。

《低温工程》期刊的2008年第2期的第32-36页公开了由许雯等人著作的《固体材料热导率测试系统》，测试采用稳态纵向热流法,测试了不锈钢、钛合金及镁合金的低温热导率。通过与标准样品比对,表明测试误差在5％以内。但是结果只符合温度150k以上的实验工况，并且热导率误差由273k到150k逐渐增大，没有研究150k以下的热导率情况。

《低温工程》期刊的2011年第1期的第1-5页公开了由刘辉明等人著作的《制冷机为冷源的低温热导率测量装置研制》。该装置采用可拆卸的具有独立真空环境的样品测试杆,通过与标准不锈钢304样品的测试比对，验证了该装置在8—300K的测试精度保持8％以内，但误差相对较高。

公布号为CN104040327A的发明专利申请公开了一种用于测量热导率的方法。该申请基于等温线的形状以及基于在两个时间点处在材料的前侧面的一点处检测到的第一温度和第二温度来计算在材料的第一方向和第二方向上材料的第一热导率和第二热导率。但仍未具体公开如何降低热导率的误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何降低热导率的误差。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种低温热导率测量装置，包括支架、真空腔体、一级冷屏、二极冷屏、制冷机、测量单元和控制单元；

所述二极冷屏具有二极冷板，待测样品的一端安装在二极冷板上；

所述二极冷屏安装在一级冷屏的内部，所述一级冷屏安装在真空腔体的内部；

所述真空腔体和制冷机均固定安装在支架上，所述制冷机的一级冷头和二极冷头分别与一级冷屏和二极冷屏连通；

所述真空腔体上还设置有抽空口；

所述测量单元分别位于第一冷屏的一级冷板、第二冷屏的二极冷板和待测样品上，所述测量单元与控制单元连接。

优点：本发明的测试装置通过真空腔体及设置的抽空口用于保证测试所需要的环境，使得测试过程更加准确。并且设置一级冷屏和二极冷屏，有利于减少系统漏热，使得加热的热量更加靠近真实值。同时将一级冷屏和二极冷屏分别连接在制冷机的一级冷头和二极冷头上，从而减少系统的漏热。因此，本测试装置的漏热少，能够准确测量热导率。

优选地，所述控制单元包括热端加热电源、快速回温加热电源、温控仪；

所述测量单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一加热块和第二加热块；

所述第一温度传感器和第二温度传感器均与温控仪的输入端连接，所述温控仪的输出端与第二加热块连接，所述第一加热块与热端加热电源连接，所述第一冷屏的一级冷板与快速回温加热电源连接；