导热系数测定仪（热流计法）示值误差的不确定度评定

2024-10-12廖兴旺李金莹段吉莲李宗锴

品牌与标准化 2024年5期

【摘要】导热系数测定仪（热流计法）主要用于测定多种不同材料的导热性能参数，包括聚合物、陶瓷、复合材料、玻璃、橡胶以及部分金属等，尤其适用于导热系数处于较低至中等水平的材料。该仪器广泛用于科研、工业生产、环境、建筑等领域。本文主要对该仪器的示值误差测量结果的不确定度进行讨论。

【关键词】导热系数；示值误差；不确定度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.05.079

Assessment of Uncertainty in the Indication Error of Thermal Conductivity Meter （Heat Flow Meter Method）

LIAO Xingwang1， LI Jinying2， DUAN Jilian3， LI Zongkai1

（1.China Merchants Testing and Certification Co.， Ltd.， Chongqing 401121， China； 2.Chongqing Institute of Metrology and Quality Testing， Chongqing 401121， China； 3.Changshou District No.1 Experimental Primary School， Chongqing 401220， China）

Abstract： The thermal conductivity meter （heat flow meter method） is primarily used to determine the thermal conductivity parameters of various materials， including polymers， ceramics， composite materials， glass， rubber， and some metals， especially suitable for materials with low to moderate thermal conductivity coefficients. This instrument is widely used in fields such as scientific research， industrial production， environment， and construction. This article mainly discusses the uncertainty of the indicated value error measurement results of this instrument.

Keywords： thermal conductivity； indication error； uncertainty

0引言

本文遵循JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的要求，采用绝热材料导热系数参比板对导热系数测定仪（热流计法）的导热系数示值误差进行不确定度评估。这一评估过程确保了测量结果的准确性和可靠性，为导热系数的精确测定提供了科学依据。

1仪器设备

1.1导热系数测定仪（热流计法）

导热系数测定仪（热流计法）依据其结构主要分为单试样导热系数测定仪和双试样导热系数测定仪，其结构见图1。

导热系数测定仪的工作原理：在试样两端形成平行的平面，并在其中构建一个稳定的一维传热过程。在此过程中，通过精确测量通过试样的热流密度、试样两侧表面的温差以及试样的厚度，可以计算得到试样的导热系数。这种方法确保了导热系数测定的准确性和可靠性，对于材料科学研究和工程应用具有重要意义。

1.2绝热材料导热系数参比板

实验采用绝热材料导热系数参比板标准样品GSB 02-3062-2021，样品按照GB/T 10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测定，在平均温度为298 K时，导热系数标准值为0.0328 W/（m·K）。

2测量方法

为确保测量准确性，须将导热系数参考板置于样品室内，并确保其处于适宜的测试状态。随后，依据参考板导热系数的标准值所对应的温度，调整被校准的导热系数测定仪，设定其样品平均温度。通常，导热系数测定仪的热板与冷板之间的温差会设定为20℃，而样品平均温度则取热板与冷板温度的平均值。设定完成后启动设备，导热系数测定仪便会测出参考板在设定平均温度下的导热系数示值。完成单次测量后取出参考板，待导热系数测定仪的热板与冷板温度恢复至室温附近后，再次安装参考板，并重复上述测试步骤，以获取参考物质在设定样品平均温度下的导热系数示值的重复测量结果。

在相同条件下，对参考板的导热系数进行至少4次重复测量，从而得到被校准导热仪测量参考板导热系数的示值及其平均值。这一流程确保了测量结果的准确性和可靠性。