导热仪|热导仪|导热系数测定仪|导热系数仪|导热仪导热系数的影响因素

本文采用导热仪对蒸馏水、Pyrex耐热玻璃、耐高温陶瓷、LAF6720泡沫4种标准件的导热系数进行了测试研究，根据测试结果分析了影响TCI导热仪测试精度的因素。

导热系数是材料热物性的重要指标，准确快速测量材料导热系数是各行业关心的焦点。目前常见的商业测量仪其测量原理通常为稳态法或瞬态法。稳态法测量原理是利用待测材料稳定传热达到热平衡后，根据材料单位面积的热流密度和温度梯度，直接计算得出材料的导热系数，常用于低导热系数材料的测量，常见的测量方法包括热流计法、保护热板法、圆管法等。

稳态法测量过程中达到稳态所需的时间较长，而长时间的加热对材料的物理状态可能会产生影响，这使得其应用受到一定的限制。瞬态法测量原理是根据待测材料的温度响应情况计算得到导热系数，测量材料热物性的范围较广，测试时间短、精度较高，常见的测量方法包括热线法、热带法和瞬态平面热源法等。

热线法及探针法主要用来测量松散介质导热系数，不适合测量大块固体和液体介质。

热带法是基于热线法发展起来的测试方法，其原理与热线法基本相同，只是将线热源压扁成带状从而扩大热源和介质的接触面积，减少接触热阻。

瞬态平面热源法在热带法和热线法的基础上，将原本拉直的热源弯曲成螺旋状，形成平面板热源，在更小的空间内获得更大的接触面，并且采用新的数学模型来描述热传输过程。

目前，瞬态平面热源法在测试过程中需要将传热探头夹在两块同质的待测材料中间，形成类似三明治的夹芯结构，探头通电发热后向两侧材料进行传热，两侧材料不同的热物性决定传感器探头的温升特性，通过对探头温升情况计算得到待测材料的导热系数。

但是，此种夹层结构不能对无法制成双试样的特殊材料进行测定，如墙体、已装配的部件和稀有材料等。导热仪是基于改进的瞬态平面热源法测试材料的导热系数，可对材料导热系数进行单面快速测试，弥补了传统瞬态平面热源法不能进行单面测试的不足。

导热仪改进后的探

导热仪是08年代问世，专为鉴测金刚石的新型仪器。它具有精确性高、操作简单、携带方便的优点而倍受测试人员的青睐。但是目前这种仪器一般仅用作钻石鉴定，而未能物尽其用。作者根据矿物具有不同导热率的物理特性，提出导热仪除了鉴测金刚石外，尚可扩展用于鉴测其它矿物类宝石的设想和具体方法，与宝石工作者进行探讨。

近年来，导热仪在珠宝行业已为许多人所熟悉。它是一种测定宝石热传导能力的电子仪器，是依据钻石具有的导热性能，而专门研制，用于鉴别钻石和各种假冒品的仪器。

自80年代初问世以来，由于其性能奇特，操作简便，体积又小，便于携带，大大提高人们识别钻石的能力和速度，很受人们欢迎。甚至一些宝石知识不多的人，经人指导，在短时间内就会使用，对鉴别钻石的真假十分有效。

故有人称之为“钻石识别仪”或“钻石仪”，可见它的重要性。这种shou选的专测钻石的仪器，是珠宝检测部门必不可少的常规设备之一。

但是，到目前为止，导热仪仍仅仅只用于钻石鉴定，一些宝石专家也认为:(除钻石外)“其它宝石均不需使用导热仪”。这种看法，限制了人们对它的应用。在国内外亦未见一般珠宝行业应用导热仪来鉴定其它宝石的报导。

热传导性是物质的一种基本属性，各种物质都具有自己的导热能力，各种宝石亦不例外，只要相互间有一定差距，就存在用导热能力来进行鉴别的可能性。

据有关资料，在各种物质中，一般以金属的热传导能力为Z强，其中Z佳者当属银、铜、金三种，其比导热率分别高达10000，9270，7070；晶体类导热能力较低，如刚玉的比导热率为834，石英的比导热率为104一264，长石的比导热率为3662；而普通玻璃的比导热率只有12一33；而塑料类导热能力更低。

在宝石范畴内，钻石的导热能力Z强，其比导热率可达16000一48000，比金属还高很多，与玻璃的导热能力相差可达3个数量级；一般宝石之间，导热能力也有明显差异。经用导热仪实际检验，

保温材料的导热系数已成为建筑工程检测的重要指标，为准确测量材料的导热系数，仪器的性能和稳定性是导热仪选择Z基本的依据。本文根据防护热板法导热系数检测的原理，结合使用经验，浅谈防护热板法导热仪的选型及验收要点，以供同行作为参考。

近年来，由于国家对建筑节能的重视，节能材料检测已成为了建筑工程检测的重要部分，随之节能检测仪器得到迅速的发展，特别是导热系数检测仪器。常见的导热系数检测仪器主要有热线法导热仪、热流计法导热仪、防护热板法导热仪。其中，防护热板法导热仪因测值准确度高，重复性好，广泛用于保温材料导热系数检测，因而生产厂家和型号也相对较多。

这些防护热板法导热仪虽然都按防护热板法原理设计，但因针对的材料不同、方法实现的方式不一样，导热仪的性能也有异，各有各的特点。为保证购置的导热仪满足检测需求，应严谨细致进行仪器的选型和验收。本文根据双试件防护热板法的原理，结合导热仪的使用经验，提出仪器选型和验收的要点，以供同行作为参考。

双试件的防护热板法导热仪是一种基于傅立叶导热定律建立的导热系数测定仪器，其的核心结构包括热板、防护板、冷板。

导热仪的热板区域，在稳态条件下，在具有平行表面的均匀板状试件内，建立类似于两个平行的温度均匀的平面为界的无限大平板中存在的一维均匀热流密度。为保证热板区域建立的是一维的热流和准确测量热流密度，在ZX的热板和由隔缝分开的环绕计量单元的防护板，并有足够的边缘绝热和外防护套，减少由于边缘的热损失。

根据笔者的经验，为满足预设材料的导热系数检测，在选择的导热仪ZD关注以下方面：

在建筑节能工程中，建筑物外围结构中使用的保温材料大多以平均温度25℃的导热系数作为热工性能的评判依据。按冷板、热板温差20℃计算，导热仪的冷板Zdi温度15℃，热板Zgao温度35℃，则可满足这些的保温材料

平板导热仪主要应用在建筑检测实验室，用于对建筑材料的导热系数进行测量。根据国家标准GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》之3.5.3条款可知，导热系数的计算公式λ=φ×d/A(T1-T2)

其中φ为平均加热功率，d为试件平均厚度，A为计量面积，T1为热面温度平均值，T2为冷面温度平均值。

由此可知，平均加热功率直接影响导热系数的大小，是参与计算的一个重要参数。但是，由于加热功率在测量过程中是一个变化的数值，参与计算的是在平衡时间内的平均值，平板导热仪大多采用软件计算的方式，累积一段时间的功率再参与导热系数的计算，使用者对计算的过程了解甚少，所以在对平板导热仪进行周期检校时只对温度参数进行校准而忽略功率测量的校准。

依据GB/T10294-2008之2.1.4.3，对电功率测量所需的准确度应达到0.1%，因此，为保证检测结果的科学公正，必须对功率测量单元进行校准。

平板导热仪是一种基于傅立叶导热定律而进行材料导热系数测量的仪器。设计的基本原理相同，但对于加热功率测量单元，不同品牌的产品会有较大的差别。目前了解到的功率测量方式可以分为3种。

diyi种，对加热产生的电压、电流通过功率传感器进行测量，然后将传感器输出的电压信号反馈至计算机中，根据传感器的转换关系，利用软件编程显示功率测量值。第二种，采用带有通信功能的数字功率表替代功率传感器，计算机通过与数字功率表通信采集功率数值。第三种，直接对加热电压、电流进行测量和数据采集，功率的计算过程由软件编程来完成。

适用对象：diyi种和第二种测量方式。

校准依据：JJG780-1994《交流数字功率表检定规程》、JJG126-1995《交流电量变换为直流电量电工测量变送器检定规程》。

校准方法：采用标准功率源对功率传感