THISYS 热导率测量系统

THISYS  热导率测量系统

薄样品热导率的测量  

THISYS是一个准确的、快速的、简单的热导率传感器，主要用在测量高热导率材料中，样本的厚度比较薄。比较典型的材料就是单片金属、合金，以及高电导率塑料和各种填充材料。对于金属材料，比较理想的厚度为0.1ｍｍ或者更薄；塑料样品的厚度通常在6mm范围内。THISYS由一个薄片采样仪器 (THI01)和一个测量控制单元(MCU)组成。测量的本质是在加热过程中，在样品本身的平面上测定出样本的一个温度梯度。采用了一个高精度热电堆传感器THI01，该传感器可以应对非常薄的样本材料（小于0.01—6mm），而且通常情况下热导率在200 W/mK范围内。通过这种方法，就可以避免接触热阻的问题。相对于传统的ASTM D5470方法的弱点，这种测量方法是非常好的。使用一个大的气候箱，可以覆盖比较宽的温度范围，在有规律的间隔里测量。THISYS整体由PC控制，对于低热导率材料中的传感器型号，我们采用THASYS传感器。

THISYS由薄片采样仪器THI01（1）和测量与控制装置单元MCU组成（2）。它通过RS232（4，5）由PC控制。测量结果自动出现在屏幕上。THI01外壳在甘油液中包含两个散热器。它在顶部有一个插槽，可通过该插槽插入样品。样品在两侧加热。加热器还包含热电堆传感器的热接头。 然后按下样品加加热器通过侧面的螺钉与散热器一起使用，从而实现了完美的对称设置。甘油液消除了接触电阻的问题。

THISYS  产品简介

    相对薄的、高导热率材料的测量是一个经典的问题。通常情况下使用的方法有ASTM D 5470–01 (热传递的标准测试方法薄导热固体的性质电气绝缘材料)，而且也显示出很高的接触热阻灵敏性，但是都不适用于高热导率材料，THISYS为这个问题提供了一个解决方案。

　　当把样本固定在一个绝缘性能非常好的腔体中时，THISYS本质上就是在测量通过样本从中心到边缘的温度梯度。

　　通过测量通量φ (由加热器功率决定)，通过样本的温度差∆Tamp，样本的厚度H，就可以直接计算出相对热导率λ_rel：

λ_rel〜φ/ H ∆T_amp

　　测量需要一个相对非常好的参比材料。

THI01构成图：散热器（7，9）。 样品材料（8），充气腔（17），加热器（4）。

加热器产生的热量首先在样品平面中流动，然后才进入样品平面。

散热器（14）。

使用THISYS的测试结果：使用Pyrex 7740（2至7mm）进行测量，NPL（5.62mm）和304L不锈钢类型（堆叠0.1至0.7mm）。 测试显示，相对于文献数据，准确度水平为+/- 6％（1.086，0.188和14.34 W / mK）。

THI01  设计

Hukseflux的THI01采用了两种铝制“加热槽”，每个里面都包含有一个加热器，固定后放置在填充满空气的绝缘腔体中，样本放在腔体中。

测量出温度梯度（中心到边缘），除了新设计外，还有技术创新是使用一个薄热电堆（Hukseflux设计），这样就可以执行一个，超级灵敏的温度差∆T测量，实际的测量过程都是浸泡在甘油中。

THI01可以测量厚度小于0.01至6 mm的样本，尺寸大小70*100mm的单层材料。参比材料是5 mm的Pyrex 7740，单层平面上的热导率，H xλ，大约是4 10ˉ³W/K，样本的H x λ值非常接近于理想值。

　　测量实际上就是在测量THI01的温度，把THI01整体放入一个可以改变温度的气候箱中，通过所需区域的温度变化测量出来即可。简

单的描述：测量由一个加热循环和一个∆T评估组成。THI01温度可以通过一个Pt100温度传感器测量，温度校正依赖于热电堆的灵敏度。

使用THISYS分析的几个塑料制品样品。如图代表打开加热器时的信号。信号振幅与热量成反比，导电率λ乘以厚度H。

MCU  设计

MCU通过PC操作，可以实现测量和控制，同时还可以存储数据。软件在Windows 系统环境下工作，软件是交付的一部分。参数循环时间，样本厚度，加热面积，都可以在实验开始前输入到软件中。

标定

取决于样本分析，提供的多种参比样本，通常情况下是使用Pyrex 7740，Pyrex样本的热导率可以溯源至NPL，THISYS适用于*的实验室中使用。

建议使用领域

•高热导率材料；

•金属合金；

•高热导率复合材料。

更多信息/选项

请查阅手册以获得THI01的完整规格列表。本手册通过电子邮件以PDF文件免费提供。适用于低导热材料型号为THASYS。

THI01技术性能参数

测试方法：薄片样本分析；

温度范围：-30至+120℃；

精度(λref)( 取决于样品)：依赖于参比，通常在 20°C时是+/- 6％；H xλ在4 10 ˉ³ W / K；

可重复性(λref)：20°C时+/- 2％；

总测量时间：3000 s (典型值) ；

供电需求(开关)：15 V，0.8Watt (典型) ；

加热器(阻抗，直径)：50 Ohm，80mm ；

样本要求：H =6 mm， H x λ = 1至5 10ˉ³W/K ；

样本A表面：首先选70x110 mm，一般是>50x50 mm ；

Pt100：B级, IEC 751:1983 ；

可溯源：NPL，英国国家物理实验室；

MCU01技术性能参数

温度差输出：0至30℃时为0.5 µV；

Pt100输出： 20℃时 +/- 0.2℃；

电压输入/输出：220—110 VAC / 15 VDC；

通讯：RS232。