无需不平衡传感器的防护热板法导热仪校准方法研究

赫大明，胡文通，李艳宁

(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072)

0 引言

目前，解决能源危机的重要途径之一就是研发并推广保温材料[1]。导热系数是评价保温材料导热性能的主要物理参数之一[2]，所以可靠而准确的导热系数测量对保温材料的研发和质量保证至关重要。防护热板法可对保温材料的导热系数进行精确测量，具有原理简单、测量稳定和温度范围宽等优点[3]。

在防护热板法导热仪中，需要使用不平衡传感器检测热板和护板之间隔缝两侧的平均温度不平衡，实现热板和护板间无热量交换。目前，我国实行的防护热板法标准为GB/T 10294-2008[4]，等同于采用国际标准ISO 8302-1991[5]，标准中建议方形热板的防护热板法导热仪使用8对热电偶组成的热电堆作为不平衡传感器，安装于沿隔缝距热板角的距离等于热板边长1/4处，以避开角部和轴线位置。美国NIST 1 016 mm圆形热板的防护热板法导热仪[6]，使用4对E型热电偶组成的热电堆作为不平衡传感器，以热板加热器引线穿过隔缝的位置为0°参考角，热板侧传感器安装角度分别为69°、120°、240°和291°，护板侧传感器安装角度分别为45°、148°、212°和315°，热电堆EN引线从185°处离开隔缝。德国NETZSCH公司GHP 456 Titan型号导热仪[7]，使用多达29对经过独立标定的片状Pt100温度传感器，以实现温度的精确测量。T. Kobari[8]等提出使用串联的热电转换元件组成的Peltier模块作为不平衡传感器，相比于热电堆具有更高的灵敏度，且温度不平衡的波动幅度极低。

综上所述，由于沿整个隔缝的温度不平衡是不均匀的，所以需要使用尽可能多的温度传感器对隔缝两侧温度进行测量，传感器的安装位置和角度也需要十分注意。……