導(dǎo)熱系數(shù)測定儀（熱流計法）示值誤差的不確定度評定

【摘要】導(dǎo)熱系數(shù)測定儀（熱流計法）主要用于測定多種不同材料的導(dǎo)熱性能參數(shù)，包括聚合物、陶瓷、復(fù)合材料、玻璃、橡膠以及部分金屬等，尤其適用于導(dǎo)熱系數(shù)處于較低至中等水平的材料。該儀器廣泛用于科研、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境、建筑等領(lǐng)域。本文主要對該儀器的示值誤差測量結(jié)果的不確定度進行討論。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)熱系數(shù)；示值誤差；不確定度

【DOI編碼】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《測量不確定度評定與表示》的要求，采用絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)參比板對導(dǎo)熱系數(shù)測定儀（熱流計法）的導(dǎo)熱系數(shù)示值誤差進行不確定度評估。這一評估過程確保了測量結(jié)果的準確性和可靠性，為導(dǎo)熱系數(shù)的精確測定提供了科學(xué)依據(jù)。

1儀器設(shè)備

1.1導(dǎo)熱系數(shù)測定儀（熱流計法）

導(dǎo)熱系數(shù)測定儀（熱流計法）依據(jù)其結(jié)構(gòu)主要分為單試樣導(dǎo)熱系數(shù)測定儀和雙試樣導(dǎo)熱系數(shù)測定儀，其結(jié)構(gòu)見圖1。

導(dǎo)熱系數(shù)測定儀的工作原理：在試樣兩端形成平行的平面，并在其中構(gòu)建一個穩(wěn)定的一維傳熱過程。在此過程中，通過精確測量通過試樣的熱流密度、試樣兩側(cè)表面的溫差以及試樣的厚度，可以計算得到試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。這種方法確保了導(dǎo)熱系數(shù)測定的準確性和可靠性，對于材料科學(xué)研究和工程應(yīng)用具有重要意義。

1.2絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)參比板

實驗采用絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)參比板標準樣品GSB 02-3062-2021，樣品按照GB/T 10294—2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定防護熱板法》測定，在平均溫度為298 K時，導(dǎo)熱系數(shù)標準值為0.0328 W/（m·K）。

2測量方法

為確保測量準確性，須將導(dǎo)熱系數(shù)參考板置于樣品室內(nèi)，并確保其處于適宜的測試狀態(tài)。隨后，依據(jù)參考板導(dǎo)熱系數(shù)的標準值所對應(yīng)的溫度，調(diào)整被校準的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀，設(shè)定其樣品平均溫度。通常，導(dǎo)熱系數(shù)測定儀的熱板與冷板之間的溫差會設(shè)定為20℃，而樣品平均溫度則取熱板與冷板溫度的平均值。設(shè)定完成后啟動設(shè)備，導(dǎo)熱系數(shù)測定儀便會測出參考板在設(shè)定平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)示值。完成單次測量后取出參考板，待導(dǎo)熱系數(shù)測定儀的熱板與冷板溫度恢復(fù)至室溫附近后，再次安裝參考板，并重復(fù)上述測試步驟，以獲取參考物質(zhì)在設(shè)定樣品平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)示值的重復(fù)測量結(jié)果。

在相同條件下，對參考板的導(dǎo)熱系數(shù)進行至少4次重復(fù)測量，從而得到被校準導(dǎo)熱儀測量參考板導(dǎo)熱系數(shù)的示值及其平均值。這一流程確保了測量結(jié)果的準確性和可靠性。

3測量模型

【參考文獻】

[1]測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].

[2]潘永杲，周逸，閔琪濤，等.穩(wěn)態(tài)法導(dǎo)熱系數(shù)測定儀校準方法及其不確定度評定[J].計量與測試技術(shù)，2022，49（9）：107-110.

[3]王偉，趙嵩卿，王晶晶.標準偏差計算公式的一種講解方法[J].教育教學(xué)論壇，2020（44）：293-294.

【作者簡介】

廖興旺，男，1993年出生，工程師，學(xué)士，研究方向為計量檢測。

（編輯：李加鵬）