湘潭湘科DRE系列瞬態(tài)法導熱系數(shù)測試儀簡介
一、概述
DRE系列導熱系數(shù)測試儀是基于熱線法原理的非穩(wěn)態(tài)測試方法，通過雙熱線、單熱線、交叉線、平行線、平面熱源、探針等傳感器可適用于各種類型材料的導熱系數(shù)檢測。
DRE系列儀器的優(yōu)點有：
- 直接測量熱傳播，可以節(jié)約大量的時間；
- 不會和穩(wěn)態(tài)法一樣受到接觸熱阻的影響；
- 樣品制備比較簡單。
DRE系列儀器可廣泛應用于大中院校，科研單位，質(zhì)檢部門和生產(chǎn)廠的材料熱分析檢測。
二、 主要技術(shù)指標
| 儀器型號 | DRE-2A | DRE-2B | DRE-2C |
| 導熱系數(shù)范圍 | 0.0010—5.0W/mk | 0.0100—5.0W/mk | 0.0100—100W/mk |
| 測試溫度范圍 | 常規(guī)檢測為室溫，選配恒溫裝置可做-40℃～120℃檢測。 | 常規(guī)檢測為室溫，選配恒溫裝置可做-20℃～120℃檢測。 | 常規(guī)檢測為室溫，選配恒溫裝置可做-20℃～120℃檢測。 |
| 測試準確度 | ≤±3％ | ≤±3％ | ≤±3％ |
| 探頭類型 | 單熱線或雙熱線，任選 | 小探針 | Hot Disk |
| 探頭參數(shù) | Φ0.06×150鉑金絲 | Φ1×100（不銹鋼） | Φ15×0.2 (鎳絲) |
| 測量時間 | 10秒 | 30-600秒 | 30-600秒 |
| 樣品類型 | 液體（不導電） | 液體、粉體、膠狀、疏松材料 | 粉體、膠狀、固體塊狀材料 |
| 樣品尺寸 | 25～80ml | ≥Φ20×140mm | ≥Φ45×15mm |
| 參考標準 | ASTM D2717-95液體的導熱率的試驗方法 | ASTM D5334-92用熱針探測法測定土壤和軟巖熱導率的試驗方法 | ISO 22007-2008及GB/T32064-2015建筑用材料導熱系數(shù)和熱擴散系數(shù)瞬態(tài)平面熱源測試法 |
| 電源 | 電壓：220V，功率：≤200W | ||
| 儀器型號 | DRE-2D | DRE-2E | DRE-2G |
| 導熱系數(shù)范圍 | 0.0100—5.0W/mk | 0.02—5.0W/mk | 0.0010—2.0W/mk |
| 測試溫度范圍 | 常規(guī)檢測為室溫，選配恒溫裝置可做-40℃～120℃檢測。 | 常規(guī)檢測為室溫，選配恒溫裝置可做-20℃～120℃檢測。 | 常規(guī)檢測為室溫，選配恒溫裝置可做-20℃～100℃檢測。 |
| 測試準確度 | ≤±5％ | ≤±5％ | ≤±3％ |
| 探頭類型 | 大探針 | 交叉線 | 單熱線 |
| 探頭參數(shù) | Φ10×1000mm（不銹鋼） | Φ0.3×200mm(鎳鉻絲) | Φ0.06×100mm(鉑金絲) |
| 測量時間 | 300-1200秒 | 120-600秒 | 10-600秒 |
| 樣品類型 | 粉體、膠狀、顆粒狀、疏松材料 | 粉體、固體塊狀材料（不導電） | 粉體、固體塊狀材料,適用于低導熱材料檢測。 |
| 樣本尺寸 | ≥Φ400×1200mm | 230×100×50mm | ≥114×80×40mm |
| 參考標準 | ASTM D5334-92用熱針探測法測定土壤和軟巖熱導率的試驗方法 | GB/T10297-2015非金屬固體材料導熱系數(shù)的測定(熱線法) | GB/T10297-2015非金屬固體材料導熱系數(shù)的測定(熱線法) |
| 電源 | 電壓：220V，功率：≤200W | ||
三、測量原理
DRE-2A型儀器采用單熱線或雙熱線傳感器，專用于測量不導電液體。熱絲既是加熱元件，也是測溫元件。雙熱線是在單熱線基礎上增加一根短熱線作為補償熱絲。此類傳感器因熱線細小并裸露，所以只用于測量不導電、并且不受力就能很好接觸的物質(zhì)（例如：氣體、液體）。
DRE-2B型儀器采用微型探針傳感器，可用于測量液體、粉體、膠狀、疏松材料。熱絲探針法是熱絲法的一種改進，它是將一電加熱絲封裝進一小直徑金屬管中，探針內(nèi)電加熱絲既作為加熱元件，也作為測溫元件。此類傳感器因有外護管，所以具有一定的防腐和機械強度，適用范圍更寬了，但探針具有一定體積和熱容，會帶來一些負面影響，例如輕質(zhì)、低熱容、低導熱材料測量誤差會增大。
DRE-2C型儀器采用平面熱源傳感器，用于測量粉體、膠狀、固體塊狀材料。瞬態(tài)平面熱源法(Transient Plane Source Method，TPS)是在熱線法的基礎上發(fā)展起來的，該方法也被稱為“Gustafsson”探頭法或Hot Disk法，TPS探頭可以看成由金屬絲(一般采用金屬鎳)彎成的同心圓環(huán)，并在圓環(huán)的兩面覆蓋有抗腐蝕性和機械性能良好的聚合物保護層。在本方法中，探頭是由導電金屬鎳經(jīng)刻蝕處理后形成的連續(xù)雙螺旋結(jié)構(gòu)的薄片，外層為附有一層保護層，它令探頭具有一定的機械強度，同時保持探頭與樣品之間的電絕緣性。探頭通常被放存兩片樣品中間進行測試。探頭既是溫度傳感器又作為加熱源(自加熱傳感器)。此類傳感器具有一定體積和熱容，對于測量輕質(zhì)、低熱容、低導熱材料的測試誤差會所有增大。
DRE-2D型儀器采用大探針傳感器，用于測量粉體、膠狀、顆粒狀、疏松材料。它是將一電加熱絲封裝進一細長金屬管中，并且在加熱絲中部安裝測溫元件。此類探針具有一定的機械強度，可直接插入土壤、沙石、糧食等疏松材料進行測量。但對于測量輕質(zhì)、低熱容、低導熱材料的測試誤差會所有增大。
DRE-2E型儀器采用交叉熱線（或十字線）傳感器，用于測量粉體、固體塊狀材料。在加熱線中間焊接上一支測溫熱電偶，用于測量熱線溫度。此熱線直徑比單熱線粗得多，不容易斷，所以可用于測量粉體、固體塊狀材料，并且可在比較高溫度下測量。但熱線是裸絲，導電材料也是不能直接檢測的。
DRE-2G型儀器采用單熱線傳感器，用于測量粉體、固體塊狀材料，特別是低導熱絕熱材料。熱絲既是加熱元件，也是測溫元件。此傳感器特點是將熱線貼在絕熱材料上，因熱線非常細小，所以比較適合測量輕質(zhì)、低熱容、低導熱材料。但熱線是裸絲，導電材料也是不能直接檢測的。
DRE系列儀器配置的儀器主機原理都是相似的。都是由傳感器適配電路、熱線加熱恒流源、熱線電壓測量、熱線溫度測量和計算機數(shù)據(jù)處理組成。在測試過程中，恒流源給熱線施加恒功率電流，此時熱線會產(chǎn)生熱量，熱量會同時向探頭周圍的樣品進行擴散。熱量在材料中擴散的速率依賴于材料的熱擴散系數(shù)和導熱系數(shù)等熱特性。通過記錄溫度與探頭的響應時間，材料的這些特性可以被計算出來。因而本方法非?？旖莺捅憷瑫r也相當準確。
