JJF 2221-2025 導(dǎo)熱系數(shù)瞬態(tài)測定儀校準(zhǔn)規(guī)范

范圍
本規(guī)范適用于熱線、熱帶、平面熱源、熱橋等類型的導(dǎo)熱系數(shù)瞬態(tài)測定儀的導(dǎo)熱系數(shù)校準(zhǔn)。導(dǎo)熱系數(shù)測量范圍為(0.020~0.20)Wm^-1K^-1，溫度范圍為(20~60)°C。

術(shù)語
導(dǎo)熱系數(shù)  thermal conductivity
在單位時(shí)間、單位溫度梯度、單位面積所通過的熱量。單位Wm^-1K^-1。
[來源：JJF 1007-2007, 3.38]
導(dǎo)熱系數(shù)參考板  thermal conductivity reference material
在一定條件下，物理性質(zhì)穩(wěn)定、用于導(dǎo)熱系數(shù)傳遞的參考物質(zhì)。

概述
導(dǎo)熱系數(shù)瞬態(tài)測定儀(以下簡稱瞬態(tài)導(dǎo)熱儀)的工作原理可追溯至熱線法測量材料導(dǎo)熱系數(shù)，即對(duì)于各向同性和均勻的被測試樣，從某個(gè)時(shí)刻開始，熱源以恒定熱流密度加熱被測試樣，受熱試樣的溫度隨時(shí)間上升，溫度隨時(shí)間的變化率是熱流密度、被測試樣的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散系數(shù)的函數(shù)。通過測量被測試樣內(nèi)部某個(gè)點(diǎn)的溫度時(shí)間變化曲線，可以獲得被測試樣的導(dǎo)熱系數(shù)或熱擴(kuò)散系數(shù)。熱線和熱帶這兩種典型的瞬態(tài)導(dǎo)熱儀的原理見附錄C。
瞬態(tài)導(dǎo)熱儀一般由傳感器及顯示儀表兩部分組成。
瞬態(tài)導(dǎo)熱儀通常具有比較寬的導(dǎo)熱系數(shù)測量范圍，可以用來測量絕熱材料、有機(jī)玻璃以及金屬等各類固體或液體材料的導(dǎo)熱系數(shù)。為了保證校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，校準(zhǔn)瞬態(tài)導(dǎo)熱儀的參考板的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)該與被校瞬態(tài)導(dǎo)熱儀的某個(gè)測量范圍匹配。因此，通常需要采用幾個(gè)不同量級(jí)的導(dǎo)熱系數(shù)參考板校準(zhǔn)瞬態(tài)導(dǎo)熱儀。

計(jì)量特性
瞬態(tài)導(dǎo)熱儀測量材料的導(dǎo)熱系數(shù)。測量的導(dǎo)熱系數(shù)范圍為(0.020~0.20)Wm^-1K^-1，溫度范圍為(20~60)°C, 導(dǎo)熱系數(shù)測量不確定度為5%～10%。

校準(zhǔn)條件
環(huán)境條件
溫度：(23±5)°C，相對(duì)濕度：≤80%。
環(huán)境條件應(yīng)同時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)器及被校儀器使用的相關(guān)要求。
工作電源應(yīng)滿足被校瞬態(tài)導(dǎo)熱儀的相關(guān)要求。
設(shè)備周圍應(yīng)無強(qiáng)烈振動(dòng)，應(yīng)避免陽光直射和其他冷、熱源影響。
導(dǎo)熱系數(shù)參考板技術(shù)指標(biāo)
作為瞬態(tài)導(dǎo)熱儀校準(zhǔn)的導(dǎo)熱系數(shù)參考板應(yīng)各向同性和均勻，具有穩(wěn)定的熱物理性質(zhì)(導(dǎo)熱系數(shù)量值穩(wěn)定)，抗拒濕度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響(不吸濕)，參考板應(yīng)具有一定溫度范圍的導(dǎo)熱系數(shù)參考值對(duì)溫度的函數(shù)擬合關(guān)系式。表1給出了參考板的技術(shù)要求。

注：也可以使用其他滿足被校瞬態(tài)導(dǎo)熱儀測量試樣尺寸要求并具有溯源的參考板。

校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法
校準(zhǔn)項(xiàng)目
瞬態(tài)導(dǎo)熱儀的導(dǎo)熱系數(shù)示值誤差。
校準(zhǔn)方法
校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備
準(zhǔn)備一塊或兩塊參考板。如果采用擠塑板作參考板，在校準(zhǔn)前參考板應(yīng)在溫度為(23±5)°C、相對(duì)濕度≤60％的環(huán)境里放置24h以上。
導(dǎo)熱系數(shù)示值測量
根據(jù)客戶的要求，確定瞬態(tài)導(dǎo)熱儀被校準(zhǔn)的溫度點(diǎn)。按照瞬態(tài)導(dǎo)熱儀的操作程序，安裝瞬態(tài)導(dǎo)熱儀傳感器和參考板，正常運(yùn)行瞬態(tài)導(dǎo)熱儀，測量完成后，記錄瞬態(tài)導(dǎo)熱儀測量的溫度t₁和對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)示值λ₁。然后取出傳感器，待傳感器和參考板恢復(fù)到初始狀態(tài)時(shí)，重復(fù)上述測量步驟，連續(xù)測量不少于3次，記錄測量得到的溫度t_i和導(dǎo)熱系數(shù)示值λ_i。
數(shù)據(jù)處理
將溫度t_i，代入?yún)⒖及鍖?dǎo)熱系數(shù)與溫度函數(shù)擬合關(guān)系式計(jì)算得到對(duì)應(yīng)測量溫度的參考板導(dǎo)熱系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值(λ_S)_i，_i =1,…, N(N為校準(zhǔn)測量的次數(shù))。
取測量溫度的平均值為t =∑t_i/N ；導(dǎo)熱系數(shù)示值的平均值為λ＝∑λ_i/N，以及參考板導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值的平均值為λ_S＝∑(λ_S)_i/N，計(jì)算得到的t、λ和λ_S作為溫度、被校瞬態(tài)導(dǎo)熱儀導(dǎo)熱系數(shù)示值以及導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值的校準(zhǔn)結(jié)果。

校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)
校準(zhǔn)數(shù)據(jù)
校準(zhǔn)證書應(yīng)給出溫度、被校瞬態(tài)導(dǎo)熱儀的導(dǎo)熱系數(shù)示值及導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值。有數(shù)個(gè)校準(zhǔn)溫度點(diǎn)的情況，可列表給出結(jié)果。
溫度值保留至小數(shù)點(diǎn)后一位，被校瞬態(tài)導(dǎo)熱儀的導(dǎo)熱系數(shù)示值及導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值保留三位有效數(shù)字。校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度以相對(duì)值表示，保留兩位有效數(shù)字。


京都電子KEM 熱線法導(dǎo)熱系數(shù)瞬態(tài)測定儀 QTM-710/QTM-700