一種材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置及方法
【專利摘要】一種材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置及方法，測試裝置包括：熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)、電動升降系統(tǒng)、熱流量計(jì)量系統(tǒng)、電氣控制與測量系統(tǒng)和工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)。熱板加熱系統(tǒng)水平設(shè)置，熱板加熱系統(tǒng)的芯板、防護(hù)板和背板均包括加熱電阻片和金屬面板，防護(hù)板面板外尺寸為550mm×550mm，電動升降系統(tǒng)包括支桿、升降托、絲杠、驅(qū)動電機(jī)，升降支桿帶動熱板升降，且升降支桿可與熱板脫離。材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置適合測試試件厚度小于100mm，熱阻大于0.1m2·K/W的建筑用板狀絕熱材料，溫度控制精度高、檢測周期短、測試結(jié)果準(zhǔn)確，并能有效避免邊緣熱損失和熱流計(jì)漂移的影響，同時(shí)易于測試軟性材料。
【專利說明】一種材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬材料性能檢測領(lǐng)域，涉及對建筑用板狀絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)或熱阻的檢測，具體涉及一種以熱板(包括芯板、防護(hù)板、背板)和冷板之間所形成的溫度場模擬一維傳熱原理，同時(shí)用脈沖信號計(jì)量試件短時(shí)間累計(jì)的電量以計(jì)算熱流量的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)熱系數(shù)是建筑材料的主要熱工性能之一，目前常用的測試方法為穩(wěn)態(tài)測試法，包括防護(hù)熱板法和熱流計(jì)法。從試件數(shù)量還可分為雙試件法和單試件法。測試時(shí)，均將被測試件放于冷熱板之間，并基于一維穩(wěn)態(tài)傳熱原理計(jì)量通過試件的熱流量、計(jì)量面積、冷熱板溫度等參數(shù)，從而計(jì)算得出被測材料的導(dǎo)熱系數(shù)。其中熱流計(jì)法為采用熱流傳感器計(jì)量通過試件的熱流量，防護(hù)熱板法為計(jì)量芯板加熱器所消耗的電功率和芯板面積得出通過試件的熱流量。目前現(xiàn)有采用該類方法的導(dǎo)熱系數(shù)檢測設(shè)備多為防護(hù)板尺寸300mmX300mm，計(jì)量芯板尺寸為150mmX 150mm且試樣為豎向放置的設(shè)備，同時(shí)熱流量計(jì)量方式均為熱流計(jì)法或測試直流電壓和電流的電功率法。而實(shí)際測試中由于試樣豎向放置導(dǎo)致內(nèi)部溫度場分布不均，防護(hù)板上下溫度一致性難于控制，特別是防護(hù)板尺寸小導(dǎo)致由于邊緣熱損失難于測試厚試件及熱流計(jì)法易漂移等局限，使得材料導(dǎo)熱系數(shù)測試準(zhǔn)確性難于保證，且對試件厚度范圍限制性大。經(jīng)調(diào)研，目前尚無有熱板(包括芯板、護(hù)板和背板)和冷板水平放置，防護(hù)板尺寸為550mmX 550mm，計(jì)量芯板尺寸為300mmX 300mm，且熱流量計(jì)量方式為脈沖信號計(jì)量方式，熱板采用電動升降裝置的導(dǎo)熱系數(shù)檢測儀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種適合測試試件厚度小于100mm，熱阻大于0.1m2.Κ/ff的溫度控制精度高、檢測周期短、測試結(jié)果準(zhǔn)確，并能有效避免邊緣熱損失和熱流計(jì)漂移的影響，同時(shí)易于測試軟性材料的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置及方法。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]一種材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置，包括:熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)、電動升降系統(tǒng)、熱流量計(jì)量系統(tǒng)、電氣控制與測量系統(tǒng)和工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)；熱板加熱系統(tǒng)水平設(shè)置且位于冷板冷卻系統(tǒng)上方。所述熱板加熱系統(tǒng)的芯板、防護(hù)板和背板均包括加熱電阻片和金屬面板。加熱電阻片為雙熱面加熱器，熱板加熱系統(tǒng)的各面板水平設(shè)置且位于冷板冷卻系統(tǒng)上方，熱板各面板材質(zhì)均為鋁合金。
[0006]所述芯板為計(jì)量單元，由256mmX 256mm的熱電阻片和300mmX 300mm的芯板面板
組成；
[0007]所述防護(hù)板面板外尺寸為550mmX550mm,防護(hù)板面板以“回字形”圍繞芯板面板四周且與芯板間設(shè)有3mm寬隔縫；
[0008]所述背板面板外尺寸為550mmX 550mm,與防護(hù)板面板外尺寸相同，背板位于芯板和防護(hù)板上方且與防護(hù)板和芯板之間采用均勻熱阻的50mm厚絕熱材料隔熱。
[0009]所述冷板冷卻系統(tǒng)包括冷卻器和冷板面板,冷板面板水平設(shè)置，冷板面板材質(zhì)為
招合金。
[0010]所述冷卻器包括至少一套半導(dǎo)體制冷片和散熱裝置，半導(dǎo)體制冷片均勻布置于冷板面板下方，且半導(dǎo)體制冷片之間設(shè)有隔熱層。冷板面板外尺寸與防護(hù)板面板相同，為550mmX550mm。散熱裝置包括散熱片和散熱風(fēng)扇。
[0011 ] 所述半導(dǎo)體制冷片為雙層制冷片，尺寸為40mm X 40mm X 8mm,工作電壓為DC6V-32V，本發(fā)明設(shè)計(jì)為當(dāng)冷板溫度高于設(shè)置溫度10°C時(shí)，采用12V供電，冷板溫度高于設(shè)置溫度僅2°C以內(nèi)時(shí)，采用6V供電，其余狀態(tài)為9V供電，半導(dǎo)體制冷片采用此階梯型工作電壓能使冷板冷卻系統(tǒng)在測試時(shí)快速穩(wěn)定達(dá)到測試設(shè)置溫度。
[0012]所述電動升降系統(tǒng)，包括支桿、升降托、絲杠、驅(qū)動電機(jī)；其中絲杠安裝在驅(qū)動電機(jī)上方且?guī)由低幸苿?，同時(shí)升降托帶動兩端支桿對熱板施力；升降支桿與熱板間設(shè)有可脫離連接結(jié)構(gòu)。
[0013]所述熱流量計(jì)量系統(tǒng)，包括:芯板電功率測量裝置、電量脈沖轉(zhuǎn)換器、脈沖計(jì)數(shù)采集器。該系統(tǒng)為將芯板加熱器消耗的電能通過電量脈沖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成脈沖信號，再利用脈沖計(jì)量采集器將不同材料穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)所產(chǎn)生的單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)目進(jìn)行數(shù)字采集存儲(每次在單位時(shí)間間隔內(nèi)采集的脈沖信號下次采集時(shí)清零)。
[0014]所述電氣控制與測量系統(tǒng)，包括:電磁繼電器、32路輸出量開關(guān)板卡、15路溫度模擬信號模塊和I路脈沖計(jì)量采集模塊、12VDC和24VDC電源、485和RS232轉(zhuǎn)換器。該系統(tǒng)主要完成各強(qiáng)弱電轉(zhuǎn)換、軟件指令執(zhí)行、傳感器A/D信號的轉(zhuǎn)換及輸入輸出等工作。
[0015]本發(fā)明還涉及一種材料導(dǎo)熱系數(shù)測試方法，其導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置包括熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)、電動升降系統(tǒng)、熱流量計(jì)量系統(tǒng)、電氣控制與測量系統(tǒng)和工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)；該測試方法采用電動升降系統(tǒng)控制熱板的升降；操作時(shí)，在水平上下設(shè)置的熱板和冷板之間放入測試試件，放置后啟動驅(qū)動電機(jī)，使熱板在升降支桿的帶動下逐漸下落；對于硬質(zhì)材料，當(dāng)熱板與測試試件接觸后，升降支桿脫離熱板，使熱板以自重著力于測試試件上方；對于軟質(zhì)材料，升降支桿使熱板與冷板間距固定，用升降支桿托舉熱板。
[0016]該測試方法進(jìn)一步具有以下改進(jìn)，其熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)均采用PID控制，在熱板加熱系統(tǒng)的芯板、防護(hù)板和背板中均埋有至少一個(gè)溫度傳感器。
[0017]該測試方法進(jìn)一步具有以下改進(jìn)，其熱流量計(jì)量系統(tǒng)將芯板加熱器消耗的電能通過電量脈沖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成脈沖信號，再利用脈沖計(jì)量采集器將不同材料穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)所產(chǎn)生的單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)目進(jìn)行數(shù)字采集存儲(每次在單位時(shí)間間隔內(nèi)采集的脈沖信號下次采集時(shí)清零)，并通過靈敏度換算成平均功率得到樣品內(nèi)部的熱流量，最終通過除以計(jì)量面積得到材料的熱流密度。
[0018]該測試方法進(jìn)一步具有以下改進(jìn)，其電氣控制與測量系統(tǒng)采集熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)的各板溫度和室內(nèi)環(huán)境溫濕度以及脈沖數(shù)目、采集時(shí)間信息，經(jīng)A/D信號轉(zhuǎn)換模塊，將數(shù)字信號依據(jù)軟件程序顯示、計(jì)算并存儲。
[0019]該測試方法還進(jìn)一步具有以下改進(jìn)，其工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)主要完成檢測采樣時(shí)間間隔、測試次數(shù)、檢測條件設(shè)置和穩(wěn)定條件設(shè)置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)(包括溫度和脈沖數(shù)目)的存儲、計(jì)算、溫度曲線和埋于各冷熱板內(nèi)傳感器空間溫度立體圖的繪制、以及各系統(tǒng)允許指令的發(fā)送；穩(wěn)定條件設(shè)置是指自動判斷連續(xù)記錄數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，即判斷連續(xù)后四組數(shù)據(jù)偏差不大于I %。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]1.本發(fā)明采用電動升降系統(tǒng)，利用升降支桿帶動熱板上下移動，對于硬質(zhì)材料，升降支桿能脫離熱板，使熱板以自重著力于測試試件上方，使施加于測試試件上的壓緊力穩(wěn)定且可重現(xiàn)，且壓力不大于2.5kPa ;對于軟質(zhì)材料，升降支桿使熱板與冷板間距固定，用升降支桿托舉熱板，易于測試軟性材料，使被測材料不產(chǎn)生過大形變以致影響其熱工性能。
[0022]2.本發(fā)明的防護(hù)板外尺寸為550mmX 550mm,能有效避免測試試件的邊緣熱損失，且增大可測試的試件的厚度范圍，本發(fā)明適合測試的試件厚度小于100mm。
[0023]3.本發(fā)明的熱流量計(jì)量系統(tǒng)采用脈沖信號計(jì)量方式，將芯板加熱器消耗的電能通過電量脈沖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成脈沖信號，并利用脈沖計(jì)量采集器將單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)目進(jìn)行數(shù)字采集存儲，可大大縮短檢測周期，避免熱流計(jì)法易漂移的缺點(diǎn)。
[0024]4.本發(fā)明的熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)均采用PID控制，在熱板加熱系統(tǒng)的芯板、防護(hù)板和背板的各面板中均埋有溫度傳感器，其中芯板5個(gè)、防護(hù)板4個(gè)、背板I個(gè)，使溫度控制精度高，測試結(jié)果準(zhǔn)確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置構(gòu)造簡圖；
[0026]圖2是芯板和防護(hù)板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是冷板冷卻系統(tǒng)示意圖；
[0028]圖4是電動升降裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5是熱流量計(jì)量系統(tǒng)工作示意圖；
[0030]圖6是電氣控制與測量系統(tǒng)以及工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)工作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]如圖1?6所示，本發(fā)明適合測試試件厚度小于100mm，熱阻大于0.1m2 *K/ff的平板材料的導(dǎo)熱系數(shù)或熱阻。該導(dǎo)熱系數(shù)檢測儀包括:熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)、電動升降系統(tǒng)、熱流量計(jì)量系統(tǒng)、電氣控制與測量系統(tǒng)和工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)。
[0033]熱板加熱系統(tǒng)，如圖2所示，包括芯板、防護(hù)板和背板，且每個(gè)部分均以加熱電阻片作為加熱器，且為雙熱面加熱器，熱板面板材質(zhì)均為鋁合金。其中芯板為計(jì)量單元，由256mmX256mm的熱電阻片和300mmX300mm的芯板面板組成，芯板計(jì)量模擬一維傳熱原理通過試件的熱流量，由加熱電阻片和芯板面板組成；防護(hù)板外尺寸為550mmX550mm為“回字形”圍繞芯板四周，且與芯板間有3mm寬隔縫，由加熱電阻片和防護(hù)板面板組成；背板為尺寸為550mmX550mm的正方形加熱板,且位于芯板和防護(hù)板上方(如圖1)且與防護(hù)板和芯板之間采有均勻熱阻的50mm絕熱材料隔熱，其由加熱電阻片和背板面板組成。且上述熱板與樣品接觸面平整度良好優(yōu)于0.025%，與測試樣品緊密貼合。芯板、防護(hù)板和背板各代表位置均埋有溫度傳感器，其中芯板5個(gè)、防護(hù)板4個(gè)、背板I個(gè)。且加熱器為PID控制模式，使三者溫度偏差不高于0.1攝氏度，使被測樣品完全近似一維傳熱。[0034]冷板冷卻系統(tǒng)，如圖3所示，包括冷卻器，散熱片、散熱風(fēng)扇、隔熱層和冷板面板(鋁合金板)。其中制冷片為雙層半導(dǎo)體制冷片和散熱裝置共計(jì)4套均勻布置于冷板面板下方，且半導(dǎo)體制冷片之間采用絕熱材料隔熱。冷板外尺寸與熱板相同為550mmX550mm。冷卻系統(tǒng)用
[0035]半導(dǎo)體制冷片雙層制冷片尺寸為40mmX40mmX8mm,工作電壓為DC6V-32V,本發(fā)明設(shè)計(jì)為冷板溫度高于設(shè)置溫度10°c，采用12V供電，冷板溫度高于設(shè)置溫度2°C以內(nèi)，采用6V供電，其余狀態(tài)為9V供電，由于此階梯型工作電壓使冷板在測試時(shí)快速穩(wěn)定達(dá)到測試
設(shè)置溫度。
[0036]電動升降系統(tǒng)，如圖1和圖4所示，包括升降支桿、升降托、升降絲杠、升降電機(jī)。其中絲杠安裝在驅(qū)動電機(jī)上方且?guī)由低幸苿樱瑫r(shí)升降托帶動兩端支桿對熱板施力；升降支桿與熱板間設(shè)有可脫離連接結(jié)構(gòu)。測試時(shí)啟動熱板升降開關(guān)將熱板提高，材料放置后啟動電機(jī)使熱板在升降支桿的帶動下逐漸下落。對于硬質(zhì)材料，當(dāng)熱板與測試樣品接觸后升降支桿脫離熱板，使得熱板以自重著力于樣品上方。使得施加于樣品上的壓緊力穩(wěn)定且可重現(xiàn)，同時(shí)熱板與冷板間距在同一被測樣品條件下保持恒定，且由于熱板配重恒定無任何外界附加力使得樣品與冷板間產(chǎn)生穩(wěn)定的相互緊壓的力，且壓力不大于2.5kPa ;對于軟質(zhì)材料，該裝置利用升降支桿將熱板與冷板間距固定，即升降支桿托舉熱板，使得被測材料不產(chǎn)生過大形變以致影響其熱工性能。
[0037]熱流量計(jì)量系統(tǒng)，如圖5所示，包括:芯板電功率測量裝置、電量脈沖轉(zhuǎn)換器、脈沖計(jì)數(shù)采集器。該系統(tǒng)為將芯板加熱器消耗的電能通過電量脈沖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成脈沖信號，再利用脈沖計(jì)量采集器將不同材料穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)所產(chǎn)生的單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)目進(jìn)行數(shù)字采集存儲(每次在單位時(shí)間間隔內(nèi)采集的脈沖信號下次采集時(shí)清零)，并通過靈敏度換算成平均功率得到樣品內(nèi)部的熱流量，最終通過除以計(jì)量面積得到材料的熱流密度。由于在芯板供電參數(shù)及芯板溫度等條件下脈沖信號數(shù)目正比于芯板加熱器消耗電能，所以計(jì)算用靈敏度恒定。
[0038]電氣控制與測量系統(tǒng)，如圖6所不,包括電磁繼電器、32路輸出量開關(guān)板卡、15路溫度模擬信號模塊和I路脈沖計(jì)量采集模塊、12VDC和24VDC電源、485與RS232轉(zhuǎn)換器等電氣原件。該系統(tǒng)主要完成各強(qiáng)弱電轉(zhuǎn)換、軟件指令執(zhí)行、傳感器A/D信號的轉(zhuǎn)換及輸入輸出等工作。該設(shè)備熱板和冷板均采用PID控制，各點(diǎn)溫度和脈沖數(shù)量、采集時(shí)間等完全由電氣系統(tǒng)控制工作，而電氣系統(tǒng)的指令來源于工控機(jī)軟件設(shè)置的程序，即采集間隔、熱板和冷板設(shè)置溫度及溫差等。同時(shí)采用15路溫度模擬信號模塊、一路4-20mA濕度傳感器模擬信號模塊和I路脈沖計(jì)量采集模塊連接埋于各面板內(nèi)的PtlOO溫度傳感器(精度±0.1°C )、測試室內(nèi)環(huán)境溫濕度的傳感器和電量脈沖轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號依據(jù)軟件程序顯示、計(jì)算并存儲。
[0039]工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要完成檢測采樣時(shí)間間隔、測試次數(shù)、檢測條件設(shè)置和穩(wěn)定條件設(shè)置(連續(xù)測試后四組數(shù)據(jù)偏差)等工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)(包括溫度和脈沖數(shù)量)的存儲、計(jì)算、溫度曲線和埋于各冷熱板內(nèi)傳感器空間溫度立體圖的繪制、以及各系統(tǒng)允許指令的發(fā)送等工作。該軟件設(shè)置有自動判斷連續(xù)記錄數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的功能，即判斷連續(xù)后四組數(shù)據(jù)偏差不大于1%，減去人為判斷穩(wěn)定性的繁瑣工作。最終數(shù)據(jù)測試結(jié)果的計(jì)算為通過測定穩(wěn)定狀態(tài)下流過計(jì)量單元的一維恒定熱流Q(單位時(shí)間間隔脈沖信號獲得)、計(jì)量單元的面積A、試件冷、熱表面的溫度差A(yù)T，可以計(jì)算出試件的熱阻R，根據(jù)試件厚度d，就可以準(zhǔn)確的計(jì)算出試件的導(dǎo)熱系數(shù)值。
【權(quán)利要求】
1.一種材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置，包括:熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)、電動升降系統(tǒng)、熱流量計(jì)量系統(tǒng)、電氣控制與測量系統(tǒng)和工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)；熱板加熱系統(tǒng)包括芯板、防護(hù)板和背板，冷板冷卻系統(tǒng)包括冷卻器、冷板面板，其特征在于，熱板加熱系統(tǒng)水平設(shè)置且位于冷板冷卻系統(tǒng)上方；電動升降系統(tǒng)包括支桿、升降托、絲杠、驅(qū)動電機(jī)；其中絲杠安裝在驅(qū)動電機(jī)上方且?guī)由低幸苿?，同時(shí)升降托帶動兩端支桿對熱板施力；升降支桿與熱板間設(shè)有可脫離連接結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置，其特征在于，芯板、防護(hù)板和背板均包括加熱電阻片和金屬面板；芯板為計(jì)量單元，防護(hù)板以“回字形”圍繞芯板四周；背板位于芯板和防護(hù)板上方且與防護(hù)板和芯板之間采用均勻熱阻的絕熱材料隔熱。加熱電阻片為雙熱面加熱器，熱板加熱系統(tǒng)的各面板水平設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置，其特征在于，熱板各面板材質(zhì)均為鋁合金，防護(hù)板外尺寸為550mmX 550mm，防護(hù)板面板與芯板面板間設(shè)有3mm寬隔縫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置，其特征在于，所述熱流量計(jì)量系統(tǒng)包括芯板電功率測量裝置、電量脈沖轉(zhuǎn)換器、脈沖計(jì)數(shù)采集器。該熱流量計(jì)量系統(tǒng)將芯板加熱器消耗的電能通過電量脈沖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成脈沖信號，再利用脈沖計(jì)量采集器將不同材料穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)所產(chǎn)生的單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)目進(jìn)行數(shù)字采集存儲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置，其特征在于，冷板冷卻系統(tǒng)的冷卻器包括至少一套半導(dǎo)體制冷片和散熱裝置，冷板面板外尺寸與防護(hù)板面板相同，為550mm X 550mm,冷板面板水平設(shè)置,冷板面板材質(zhì)為招合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置，其特征在于，電氣控制與測量系統(tǒng)包括電磁繼電器、32路輸出量開關(guān)板卡、15路溫度模擬信號模塊和I路脈沖計(jì)量采集模塊、12VDC和24VDC電源、485和RS232轉(zhuǎn)換器。
7.—種材料導(dǎo)熱系數(shù)測試方法，其導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置包括熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)、電動升降系統(tǒng)、熱流量計(jì)量系統(tǒng)、電氣控制與測量系統(tǒng)和工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)；其特征在于，該測試方法采用電動升降系統(tǒng)控制熱板的升降；操作時(shí)，在水平上下設(shè)置的熱板和冷板之間放入測試試件，放置后啟動驅(qū)動電機(jī)，使熱板在升降支桿的帶動下逐漸下落；對于硬質(zhì)材料，當(dāng)熱板與測試試件接觸后，升降支桿脫離熱板，使熱板以自重著力于測試試件上方；對于軟質(zhì)材料，升降支桿使熱板與冷板間距固定，用升降支桿托舉熱板。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試方法，其特征在于，熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)均采用PID控制，在熱板加熱系統(tǒng)的芯板、防護(hù)板和背板中均埋有至少一個(gè)溫度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試方法，其特征在于，熱流量計(jì)量系統(tǒng)將芯板加熱器消耗的電能通過電量脈沖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成脈沖信號，再利用脈沖計(jì)量采集器將不同材料穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)所產(chǎn)生的單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)目進(jìn)行數(shù)字采集存儲(每次在單位時(shí)間間隔內(nèi)采集的脈沖信號下次采集時(shí)清零)，并通過靈敏度換算成平均功率得到樣品內(nèi)部的熱流量，最終通過除以計(jì)量面積得到材料的熱流密度。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試方法，其特征在于，電氣控制與測量系統(tǒng)采集熱板加熱系統(tǒng)、冷板冷卻系統(tǒng)的各板溫度和室內(nèi)環(huán)境溫濕度以及脈沖數(shù)目、采集時(shí)間信息，經(jīng)A/D信號轉(zhuǎn)換模塊，將數(shù)字信號依據(jù)軟件程序顯示、計(jì)算并存儲。
11.根據(jù)權(quán)利要求10、11所述的材料導(dǎo)熱系數(shù)測試方法，其特征在于，工控機(jī)軟件控制系統(tǒng)主要完成檢測采樣時(shí)間間隔、測試次數(shù)、檢測條件設(shè)置和穩(wěn)定條件設(shè)置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)(包括溫度和脈沖數(shù)目)的存儲、計(jì)算、溫度曲線和埋于各冷熱板內(nèi)傳感器空間溫度立體圖的繪制以及各系統(tǒng)允許指令的發(fā)送；穩(wěn)定條件設(shè)置是指自動判斷連續(xù)記錄數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，即判斷連續(xù) 后四組數(shù)據(jù)偏差不大于1%。
【文檔編號】G01N25/20GK103675017SQ201210335107
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月12日
【發(fā)明者】趙文海, 任靜, 吳月華, 段愷, 王辰, 蔣志強(qiáng) 申請人:北京中建建筑科學(xué)研究院有限公司, 中國建筑一局(集團(tuán))有限公司, 北京市建設(shè)工程質(zhì)量第六檢測所有限公司