熱通量傳感器熱分析儀的應(yīng)用原理

一、概述

熱電偶作為常用的一種測溫儀。它是通過測量過程中，冷端與熱端形成溫差確定。該熱感應(yīng)測溫儀------熱通量傳感器，是數(shù)個熱電偶串聯(lián)起來的熱電堆，以熱電堆溫度差勢來感應(yīng)分析熱流。目前，在新材料研制上，一般它安裝測量只可在材料表面進(jìn)行，而直接將熱通量傳感器埋入爐壁內(nèi)部，獲取內(nèi)部測試數(shù)據(jù)則受到限制。

二、討論內(nèi)容

熱通量熱分析儀在材料表面安裝使用；

熱通量失真導(dǎo)致誤差的影響因素；

解決失真誤差的途徑

熱通量熱分析儀對熱導(dǎo)率和定壓比的兩者及應(yīng)用方法

三、具體分析

表面安裝，研究分析表明：傳感器存在兩個特性：一是“邊緣泄漏"；二是熱通量指示低于一維熱通量，且低于未經(jīng)失真的熱通量。因失真引起的誤差，必須考慮影響因素包括，①熱阻②傳感器大小③隔離層尺寸。此外，熱通量熱分析儀無法避免周圍環(huán)境的影響，如周圍介質(zhì)的輻射換熱和對流換熱等，還應(yīng)避免陽光直射。

其中，熱阻分為傳感器與壁面接觸電阻、傳感器本身熱阻、環(huán)境熱交換（即對流和輻射）引起的熱阻。通過有關(guān)理論公式，為減少誤差，應(yīng)盡量選取較薄傳感器，減少接觸電阻；

傳感器尺寸，經(jīng)試驗(yàn)證明，迎選擇薄的、高傳導(dǎo)材料可有效降低傳感器電阻；

隔離層大小，也是一種有效減小熱通量熱分析儀的測量誤差。由大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表面，合理選擇隔離層大小，適當(dāng)加大熱電堆寬度對測量有利，可獲得傳感器較大傳輸信號。

四、熱通量熱分析儀應(yīng)用

一是，用于材料熱傳導(dǎo)率的測量，以樣品在冷熱平面測試板之間的溫差，結(jié)合有關(guān)公式可計算出材料熱傳導(dǎo)率。

二是，用于定壓比熱測量，常與各類熱分析儀，測量出材料熱特性參數(shù)——定壓比熱。

五、熱分析儀傳感器結(jié)構(gòu)對誤差影響

該熱通量熱分析儀的敏感元件是熱電堆，由高傳導(dǎo)率金屬，熱偶材料和銅—康銅等組成，其冷端與熱端分別位于靠近傳感器的兩個表面方向。由于采用的熱電堆溫度分布不均勻，造成的每一支熱偶冷熱端會形成一個附加電壓信號，引起熱通量失真，稱為“微觀失真"。