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激光法測量熱擴散係數原理
點擊次數:4430 更新時間:2014-06-27

嚴(yan) 格來說,閃光法(因為(wei) 光源可以是激光,有時候又稱作激光法)並不是測量導熱係數的方法,而是測量材料熱擴散係數的方法.

 

熱擴散係數測量原理

該方法使用激光或者疝燈脈衝(chong) 均勻照射圓盤狀試樣的正麵,照射時間在毫秒級甚至更短;通過記錄樣品背麵的溫度響應,就可以得到試樣的熱物性。其物理模型為(wei) ,初始條件為(wei) 在恒定溫度下,樣品正麵收到一個(ge) 瞬間能量脈衝(chong) 的作用,是根據試樣的厚度、熱量從(cong) 正麵傳(chuan) 遞到背麵所需的特征時間函數可以獲得試樣的熱擴散係數;根據比較法獲得被測樣品的比熱,然後根據輸入的密度值,計算得到樣品的導熱係數。

 

比熱測量原理

利用閃光法測量比熱,是基於(yu) 比較法測定的。用比較法測定比熱容,是將已知比熱容的標準樣品與(yu) 待測樣品一起,放在多樣品的閃光法熱擴散儀(yi) 內(nei) ,在相同條件下測定標準樣品和待測樣品。假設標樣和待測樣品分別吸收到的脈衝(chong) 輻射強度相同,根據能量平衡方程式就可以求得待測樣品的比熱容:

Q = CpB×MB×ΔTB = CpX×MX×ΔTX

B 表示標樣;

X 表示被測樣品;

其中,MB,MX 分別表示標樣和待測樣品的質量;

ΔTB,ΔTX 分別表示標樣和待測樣品收到激光輻照射之後的zui大溫升;

 

用激光法測量比熱,有一個(ge) 很重要的前提是,被測樣品的結構、表麵特性、以及物理性質必須與(yu) 參考樣品非常接近,否則將容易產(chan) 生誤差。

 

激光法獲得導熱係數

在閃光法獲得導熱係數的應用中,對於(yu) 公式

λ = α×ρ×Cp

式中,材料的熱擴散係數由閃光法直接測量;

材料的體(ti) 積密度由其他方法測量或計算得到;

材料的比熱可以通過查找文獻、其他方法測量或者同時利用閃光法方法測量得到;

 

從(cong) 上可以看出,用激光法獲得的導熱係數的準確度,將很大程度取決(jue) 於(yu) 比熱、密度的測量準確度。