DRE系列瞬態(tài)法導熱系數測試儀
一、概述
DRE系列導熱系數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，質檢部門和生產廠的材料熱分析檢測。
二、 湘潭湘科DRE系列瞬態(tài)法導熱系數測試儀
主要技術指標
儀器型號 | DRE-2A | DRE-2B | DRE-2C |
導熱系數范圍 | 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 | 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和熱擴散系數瞬態(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 | 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的測定(熱線法) | GB/T10297-2015非金屬固體材料導熱系數的測定(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（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、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刻蝕處理后形成的連續(xù)雙螺旋結構的薄片，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、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、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、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據處理組成。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和導熱系數等熱特性。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。
