防護(hù)熱板法高溫導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、導(dǎo)熱系數(shù)是衡量隔熱材料熱物性的重要參數(shù)之一，隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的準(zhǔn)確獲取與航空航天、建筑節(jié)能等領(lǐng)域的研究和發(fā)展緊密相關(guān)。防護(hù)熱板法是測(cè)量隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)最精確的方法，目前國(guó)內(nèi)基于此方法的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀測(cè)量溫度范圍在常溫附近，高溫需求明顯，因此實(shí)驗(yàn)室相繼研制了第一代和第二代高溫導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀。第一代高溫導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀實(shí)現(xiàn)了測(cè)量功能，第二代高溫導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀在第一代的基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的一些不足進(jìn)行了改善，提出了基于不同厚度的標(biāo)定方法，但對(duì)測(cè)試

2、棧體的溫度分布和各構(gòu)件的相互影響認(rèn)識(shí)不足，溫度控制精度有待提高、測(cè)量效率仍然較低。對(duì)這些問(wèn)題涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的意義。
　　本課題在第二代高溫導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的基礎(chǔ)上，通過(guò)有限元ANSYS軟件對(duì)測(cè)試棧體的溫度分布和構(gòu)件布局對(duì)溫度的影響進(jìn)行仿真分析，從而優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)溫度采集模塊和多熱電偶校準(zhǔn)爐，實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確控制和校準(zhǔn);提出了基于動(dòng)態(tài)周期識(shí)別的系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)判斷方法，實(shí)現(xiàn)測(cè)量效率的提高。
　　本文完成的主要工作有

3、:
　　1.介紹導(dǎo)熱系數(shù)基本概念和主要測(cè)試方法，然后闡述了防護(hù)熱板法導(dǎo)熱儀的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，指出了基于防護(hù)熱板高溫導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室第二代樣機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后說(shuō)明了本課題的研究目的和內(nèi)容。
　　2.介紹傅里葉一維傳熱定律和導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算公式，然后介紹防護(hù)熱板法測(cè)量原理，最后是機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)測(cè)試棧體整體溫度分布、外護(hù)板對(duì)熱場(chǎng)的影響進(jìn)行了仿真分析和機(jī)械優(yōu)化。
　　3.設(shè)計(jì)了儀器的溫度采集模塊，包括方案

4、選型、冷端補(bǔ)償、模擬前端設(shè)計(jì)、AD采樣電路、通信接口和軟件設(shè)計(jì)，以及溫度采集實(shí)驗(yàn)。
　　4.多熱電偶校準(zhǔn)爐設(shè)計(jì)，包括對(duì)多熱電偶插孔均溫塊、加熱絲和鈑金的機(jī)械設(shè)計(jì)，E5CC溫控和加熱電路設(shè)計(jì)，熱電偶標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。
　　5.儀器快速測(cè)量方法研究，介紹卡爾曼濾波理論和算法，以及基于卡爾曼濾波的PID溫度控制;描述了基于動(dòng)態(tài)周期識(shí)別的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)判斷方法，最后是人機(jī)交互軟件設(shè)計(jì)和測(cè)量實(shí)驗(yàn)。
　　6.結(jié)論與展望，對(duì)論文的主要結(jié)論進(jìn)行總結(jié)