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瞬态法

简要描述:1.激光闪光法(LFA)激光闪光法是一种非接触、非破坏性方法。基于热扩散原理,通过向样品表面瞬间发射一束高能量激光脉冲,使样品表面在极短时间内被加热至远高于其初始温度的状态。随后,利用红外探测器监测并记录样品背面温度随时间的变化情况。由于热量在样品内部的传播速度(即热扩散速度)与材料的热扩散系数成正

详细介绍

1. 激光闪光法(LFA)

激光闪光法是一种非接触、非破坏性方法。基于热扩散原理,通过向样品表面瞬间发射一束高能量激光脉冲,使样品表面在极短时间内被加热至远高于其初始温度的状态。随后,利用红外探测器监测并记录样品背面温度随时间的变化情况。由于热量在样品内部的传播速度(即热扩散速度)与材料的热扩散系数成正比,通过分析温度-时间曲线,可以间接计算出材料的导热系数和热扩散系数。

激光闪射法能在几秒到几分钟内完成对小样本尺寸的测量,特别适合于昂贵或难以生产的材料,以及高温环境下的测试,适用对象包括固体、液体、膏体和粉末材料等。但是它只能反映样品厚度方向上的热导率,对各向异性材料无法提供准确测试;其次数据解析相对复杂,依赖于热扩散理论,需要专业知识和软件来分析数据;同时对样品制备要求较高,需要有良好的平面和恰当的尺寸。


2. 热线法(HW)

热线法是一种测量材料热物性的非稳态测试方法,在测量过程中,热线及其周围试样的温度将会升高,其温升速率与试样的导热性能有关。测量时,在热线两端施加一定的电压使其产生热量,随后测量热线本身或者平行于热线一段距离样品温度随时间的变化。由于变化规律与样品的导热性能有着一定的关系,由此获得被测样品的导热系数。此外,热线法又被广泛应用于流体介质的测量,如流速、温度和成分等。

热线法适用范围宽,测量时间短,可有效避开样品对流的影响,因其需少量样本测试及设备简便,可实现现场应用或在线测试。现已被广泛应用于各种低热导率、颗粒状材料和多孔材料的热物性测量,成为我国测量非金属材料标准之一。


3. 瞬态平面热源法(TPS)

瞬态平面热源法是一种绝对测量方法,无需重复校准或使用标准样品,它能够测定具有宽范围导热系数材料的本体性能。方法通过利用热阻性材料制成的平面探头,同时作为热源和温度传感器,来测量材料的导热系数。合金的热阻系数与温度和电阻的关系呈线性,因此通过监测电阻的变化,可以精确地反映样品的导热性能。

瞬态平面热源法具有操作简便、快速获得结果的特点,对小样本量和各向异性材料特别有效,且受外部环境影响较小。然而其测试准确度易受到设备和操作技巧的限制,且样品制备和传感器位置对结果有重要影响。在常温常压测量条件下,导热系数及热扩散系数的测量误差可控制在5%以内,随着温度的升高,误差会大幅度增大。



      

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