平板法導(dǎo)熱儀是測(cè)定固體材料導(dǎo)熱系數(shù)的核心設(shè)備,廣泛應(yīng)用于建筑保溫材料、工業(yè)隔熱材料、電子封裝材料的熱性能檢測(cè)。其測(cè)量精度直接取決于校準(zhǔn)的規(guī)范性,校準(zhǔn)流程需嚴(yán)格遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(如GB/T 10294-2008),圍繞溫度校準(zhǔn)、熱流校準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn)三大核心環(huán)節(jié)展開,以下為具體操作細(xì)節(jié)。
一、校準(zhǔn)前準(zhǔn)備細(xì)節(jié)
1.環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)
校準(zhǔn)需在恒溫恒濕環(huán)境中進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)室溫度波動(dòng)需控制在±0.5℃,相對(duì)濕度≤60%,避免空氣對(duì)流、熱源干擾。提前將導(dǎo)熱儀開機(jī)預(yù)熱2~3小時(shí),確保加熱板、冷卻板溫度穩(wěn)定,檢查冷熱板表面平整度(偏差≤0.02mm),用無(wú)水乙醇擦拭板面去除灰塵、油污,防止接觸熱阻影響校準(zhǔn)精度。
同時(shí)檢查儀器的測(cè)溫傳感器、熱流傳感器接線是否牢固,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否正常運(yùn)行,避免因信號(hào)傳輸故障導(dǎo)致校準(zhǔn)數(shù)據(jù)失真。
2.標(biāo)準(zhǔn)樣品與輔助工具準(zhǔn)備
選用國(guó)家計(jì)量認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì),常見的有石英玻璃、氮化鋁、酚醛樹脂等,標(biāo)準(zhǔn)樣品的導(dǎo)熱系數(shù)范圍需覆蓋待測(cè)試樣的常用區(qū)間,且尺寸需與導(dǎo)熱儀的樣品臺(tái)匹配(通常為圓形或方形,厚度5~20mm)。
準(zhǔn)備厚度規(guī)、游標(biāo)卡尺等精密量具(精度≥0.01mm),用于測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品的厚度與直徑/邊長(zhǎng),每個(gè)參數(shù)需在不同位置測(cè)量3次取平均值,降低樣品尺寸誤差對(duì)校準(zhǔn)的影響。此外,需準(zhǔn)備耐高溫導(dǎo)熱硅膠片,用于填充標(biāo)準(zhǔn)樣品與冷熱板間的微小縫隙,消除接觸熱阻。
二、溫度系統(tǒng)校準(zhǔn)細(xì)節(jié)
溫度是影響導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的關(guān)鍵參數(shù),需對(duì)冷熱板的設(shè)定溫度與實(shí)際溫度進(jìn)行精準(zhǔn)校準(zhǔn)。
1.溫度傳感器校準(zhǔn)
將經(jīng)過檢定的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì),緊貼在導(dǎo)熱儀冷熱板的中心位置與邊緣位置,固定后設(shè)置冷熱板的目標(biāo)溫度(通常選取3個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn),如室溫、50℃、100℃)。待溫度穩(wěn)定后(波動(dòng)≤0.1℃/10min),記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的實(shí)測(cè)溫度與儀器顯示溫度,計(jì)算兩者的偏差值。
若偏差超過±0.3℃,需通過儀器內(nèi)置的校準(zhǔn)程序修正溫度系數(shù),直至顯示溫度與實(shí)測(cè)溫度的偏差符合要求。校準(zhǔn)過程中需避免溫度計(jì)探頭與冷熱板之間存在空氣間隙,必要時(shí)涂抹導(dǎo)熱硅脂增強(qiáng)熱傳導(dǎo)。
2.溫度梯度穩(wěn)定性校準(zhǔn)
在冷熱板之間放置標(biāo)準(zhǔn)樣品,設(shè)定冷熱板溫差(如30℃、50℃),待系統(tǒng)達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)后,連續(xù)采集30分鐘內(nèi)的冷熱板溫度數(shù)據(jù),計(jì)算溫度波動(dòng)值。要求冷熱板溫度波動(dòng)≤±0.1℃,且溫差波動(dòng)≤±0.2℃,確保熱流傳遞穩(wěn)定,避免因溫度波動(dòng)導(dǎo)致熱流計(jì)算誤差。

三、熱流傳感器與標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn)細(xì)節(jié)
1.熱流傳感器校準(zhǔn)
熱流傳感器是平板法導(dǎo)熱儀的核心部件,需通過標(biāo)準(zhǔn)熱流源進(jìn)行校準(zhǔn)。將熱流傳感器置于標(biāo)準(zhǔn)熱流發(fā)生裝置與參考熱流計(jì)之間,設(shè)定不同熱流密度值(如50、100、200 W/㎡),記錄導(dǎo)熱儀內(nèi)置傳感器的輸出信號(hào)與參考熱流計(jì)的實(shí)測(cè)值,繪制校準(zhǔn)曲線。
若傳感器輸出信號(hào)與實(shí)際熱流密度的線性相關(guān)系數(shù)r<0.999,需更換傳感器或重新標(biāo)定靈敏度系數(shù)。校準(zhǔn)后需在傳感器表面粘貼保護(hù)膜,防止長(zhǎng)期使用中磨損或污染。
2.標(biāo)準(zhǔn)樣品全流程校準(zhǔn)
這是驗(yàn)證儀器整體測(cè)量精度的核心步驟。將標(biāo)準(zhǔn)樣品均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂后,置于冷熱板之間,確保樣品與板面貼合,施加規(guī)定的接觸壓力(通常為0.05~0.1 MPa,避免壓力過大導(dǎo)致樣品變形)。
設(shè)定冷熱板溫度并等待系統(tǒng)達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)(熱流密度波動(dòng)≤1%/10min),記錄儀器測(cè)量的導(dǎo)熱系數(shù)值,與標(biāo)準(zhǔn)樣品的證書值對(duì)比,計(jì)算相對(duì)誤差。要求相對(duì)誤差≤±3%,否則需重新檢查溫度校準(zhǔn)結(jié)果、接觸熱阻等因素,直至測(cè)量誤差符合要求。
同一標(biāo)準(zhǔn)樣品需重復(fù)測(cè)量3次,取平均值作為最終校準(zhǔn)結(jié)果,同時(shí)記錄校準(zhǔn)過程中的環(huán)境溫度、濕度、樣品厚度等參數(shù),形成完整的校準(zhǔn)報(bào)告。
四、校準(zhǔn)后數(shù)據(jù)處理與維護(hù)細(xì)節(jié)
校準(zhǔn)完成后,需及時(shí)將校準(zhǔn)參數(shù)存入儀器系統(tǒng),生成校準(zhǔn)證書,明確校準(zhǔn)日期、有效期限、校準(zhǔn)人員等信息。同時(shí),清理冷熱板表面的導(dǎo)熱硅脂,對(duì)傳感器進(jìn)行防潮防塵處理。
此外,平板法導(dǎo)熱儀的校準(zhǔn)周期建議為1年,若儀器經(jīng)過維修、搬遷或長(zhǎng)期停用后重新啟用,需提前進(jìn)行一次全面校準(zhǔn),確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。
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