防護熱板法高溫導熱系數(shù)測定儀關鍵技術研究.pdf

1、導熱系數(shù)是衡量隔熱材料熱物性的重要參數(shù)之一，隔熱材料導熱系數(shù)的準確獲取與航空航天、建筑節(jié)能等領域的研究和發(fā)展緊密相關。防護熱板法是測量隔熱材料導熱系數(shù)最精確的方法，目前國內(nèi)基于此方法的導熱系數(shù)測定儀測量溫度范圍在常溫附近，高溫需求明顯，因此實驗室相繼研制了第一代和第二代高溫導熱系數(shù)測定儀。第一代高溫導熱系數(shù)測定儀實現(xiàn)了測量功能，第二代高溫導熱系數(shù)測定儀在第一代的基礎上對機械結構的一些不足進行了改善，提出了基于不同厚度的標定方法，但對測試

2、棧體的溫度分布和各構件的相互影響認識不足，溫度控制精度有待提高、測量效率仍然較低。對這些問題涉及的關鍵技術進行研究具有重要的意義。
　　本課題在第二代高溫導熱系數(shù)測定儀的基礎上，通過有限元ANSYS軟件對測試棧體的溫度分布和構件布局對溫度的影響進行仿真分析，從而優(yōu)化機械結構;設計溫度采集模塊和多熱電偶校準爐，實現(xiàn)溫度的準確控制和校準;提出了基于動態(tài)周期識別的系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)判斷方法，實現(xiàn)測量效率的提高。
　　本文完成的主要工作有

3、:
　　1.介紹導熱系數(shù)基本概念和主要測試方法，然后闡述了防護熱板法導熱儀的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，指出了基于防護熱板高溫導熱系數(shù)測定儀的關鍵技術和實驗室第二代樣機的優(yōu)缺點，最后說明了本課題的研究目的和內(nèi)容。
　　2.介紹傅里葉一維傳熱定律和導熱系數(shù)計算公式，然后介紹防護熱板法測量原理，最后是機械結構的設計，并對測試棧體整體溫度分布、外護板對熱場的影響進行了仿真分析和機械優(yōu)化。
　　3.設計了儀器的溫度采集模塊，包括方案

4、選型、冷端補償、模擬前端設計、AD采樣電路、通信接口和軟件設計，以及溫度采集實驗。
　　4.多熱電偶校準爐設計，包括對多熱電偶插孔均溫塊、加熱絲和鈑金的機械設計，E5CC溫控和加熱電路設計，熱電偶標定實驗。
　　5.儀器快速測量方法研究，介紹卡爾曼濾波理論和算法，以及基于卡爾曼濾波的PID溫度控制;描述了基于動態(tài)周期識別的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)判斷方法，最后是人機交互軟件設計和測量實驗。
　　6.結論與展望，對論文的主要結論進行總結