熱通量傳感器熱分析儀的應用原理

熱通量傳感器熱分析儀的應用原理

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。該熱感應測溫儀------熱通量傳感器，是數個熱電偶串聯起來的熱電堆，以熱電堆溫度差勢來感應分析熱流。目前，在新材料研制上，一般它安裝測量只可在材料表面進行，而直接將熱通量傳感器埋入爐壁內部，獲取內部測試數據則受到限制。

二、討論內容

熱通量熱分析儀在材料表面安裝使用；

熱通量失真導致誤差的影響因素；

解決失真誤差的途徑

熱通量熱分析儀對熱導率和定壓比的兩者及應用方法

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境的影響，如周圍介質的輻射換熱和對流換熱等，還應避免陽光直射。

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

傳感器尺寸，經試驗證明，迎選擇薄的、高傳導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。由大量實驗數據表面，合理選擇隔離層大小，適當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、熱通量熱分析儀應用

一是，用于材料熱傳導率的測量，以樣品在冷熱平面測試板之間的溫差，結合有關公式可計算出材料熱傳導率。

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——定壓比熱。

五、熱分析儀傳感器結構對誤差影響

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"。