在材料科學(xué)、建筑節(jié)能、新能源、航空航天等領(lǐng)域，導(dǎo)熱系數(shù)是衡量材料傳熱能力的關(guān)鍵物理參數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)測試儀作為精準(zhǔn)量化這一性能的儀器，其測量結(jié)果直接影響材料研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計與能效評估。
導(dǎo)熱系數(shù)測試儀并非簡單測溫工具，而是集熱學(xué)、電學(xué)、機(jī)械與自動化控制于一體的精密系統(tǒng)。
一、測試主機(jī)與溫控系統(tǒng)
主機(jī)負(fù)責(zé)提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境與核心控制。
加熱單元：
采用高精度電加熱器（如PTC陶瓷加熱片、電阻絲），均勻加熱樣品或熱板，升溫速率可控。
制冷單元（部分機(jī)型）：
集成半導(dǎo)體（TEC）或壓縮機(jī)制冷，實現(xiàn)低溫或快速降溫，擴(kuò)展測試溫區(qū)。
溫度傳感器：
使用高精度鉑電阻（Pt100）或熱電偶，實時監(jiān)測冷熱板溫度，精度可達(dá)±0.1℃。
PID溫控模塊：
通過比例-積分-微分算法，動態(tài)調(diào)節(jié)加熱/制冷功率，確保冷熱板溫度恒定，波動＜±0.05℃。
二、測試腔體與夾具
直接容納樣品，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)熱傳導(dǎo)路徑。
上下熱板（Hot/ColdPlate）：
通常為高導(dǎo)熱金屬（如銅、鋁），表面平整度高（Ra＜0.8μm），確保與樣品充分接觸。
熱板內(nèi)置加熱器與溫度傳感器，形成主動控溫面。
樣品夾具與壓力裝置：
可調(diào)節(jié)壓力（如0–10kPa），確保樣品與熱板緊密貼合，消除接觸熱阻。
配備不同尺寸的樣品環(huán)，適應(yīng)圓形或方形試樣（如φ50mm、100×100mm）。
絕熱層與防護(hù)罩：
周圍包裹高性能絕熱材料（如聚氨酯、真空層），減少徑向熱損失，保證一維熱流。
三、測溫與熱流檢測系統(tǒng)
精確測量溫度差與熱流密度，是計算導(dǎo)熱系數(shù)的核心。
熱流傳感器（熱流計）：
位于冷熱板之間，直接測量通過樣品的熱流量（W/m?），響應(yīng)快、線性好。
常見類型：熱電堆式，由多對熱電偶串聯(lián)而成。
多通道數(shù)據(jù)采集卡：
同時采集冷熱板溫度、熱流信號、環(huán)境溫度等，采樣頻率高（≥10Hz），確保數(shù)據(jù)完整性。
四、控制系統(tǒng)與軟件
主控單元（PLC或嵌入式系統(tǒng)）：
協(xié)調(diào)加熱、制冷、測溫、數(shù)據(jù)采集等模塊，實現(xiàn)自動化測試流程。
操作軟件（PC端或觸摸屏）：
提供人機(jī)交互界面，支持參數(shù)設(shè)置（溫度、時間、壓力）、實時曲線顯示、數(shù)據(jù)存儲與報告生成。
內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)算法（如ASTME1461、GB/T10294），自動計算導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散率等參數(shù)。
五、輔助系統(tǒng)
冷卻水循環(huán)系統(tǒng)（高溫機(jī)型）：
為高溫?zé)岚逄峁┥?，維持冷板溫度穩(wěn)定，確保大溫差測試。
真空泵（部分機(jī)型）：
對測試腔抽真空，消除空氣對流與輻射影響，適用于低導(dǎo)熱材料（如氣凝膠、真空絕熱板）。
環(huán)境箱（可選）：
控制測試環(huán)境溫度與濕度，模擬實際工況。
六、樣品制備工具
樣品切割機(jī)：
確保樣品厚度均勻、表面平整，減少測量誤差。
測厚儀：
精確測量樣品厚度（精度±0.01mm），直接影響導(dǎo)熱系數(shù)計算。
