導熱系數測定儀（熱流計法）示值誤差的不確定度評定

【摘要】導熱系數測定儀（熱流計法）主要用于測定多種不同材料的導熱性能參數，包括聚合物、陶瓷、復合材料、玻璃、橡膠以及部分金屬等，尤其適用于導熱系數處于較低至中等水平的材料。該儀器廣泛用于科研、工業生產、環境、建筑等領域。本文主要對該儀器的示值誤差測量結果的不確定度進行討論。

【關鍵詞】導熱系數；示值誤差；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.05.079

Assessment of Uncertainty in the Indication Error of Thermal Conductivity Meter （Heat Flow Meter Method）

LIAO Xingwang1， LI Jinying2， DUAN Jilian3， LI Zongkai1

（1.China Merchants Testing and Certification Co.， Ltd.， Chongqing 401121， China； 2.Chongqing Institute of Metrology and Quality Testing， Chongqing 401121， China； 3.Changshou District No.1 Experimental Primary School， Chongqing 401220， China）

Abstract： The thermal conductivity meter （heat flow meter method） is primarily used to determine the thermal conductivity parameters of various materials， including polymers， ceramics， composite materials， glass， rubber， and some metals， especially suitable for materials with low to moderate thermal conductivity coefficients. This instrument is widely used in fields such as scientific research， industrial production， environment， and construction. This article mainly discusses the uncertainty of the indicated value error measurement results of this instrument.

Keywords： thermal conductivity； indication error； uncertainty

0引言

本文遵循JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》的要求，采用絕熱材料導熱系數參比板對導熱系數測定儀（熱流計法）的導熱系數示值誤差進行不確定度評估。這一評估過程確保了測量結果的準確性和可靠性，為導熱系數的精確測定提供了科學依據。

1儀器設備

1.1導熱系數測定儀（熱流計法）

導熱系數測定儀（熱流計法）依據其結構主要分為單試樣導熱系數測定儀和雙試樣導熱系數測定儀，其結構見圖1。

導熱系數測定儀的工作原理：在試樣兩端形成平行的平面，并在其中構建一個穩定的一維傳熱過程。在此過程中，通過精確測量通過試樣的熱流密度、試樣兩側表面的溫差以及試樣的厚度，可以計算得到試樣的導熱系數。這種方法確保了導熱系數測定的準確性和可靠性，對于材料科學研究和工程應用具有重要意義。

1.2絕熱材料導熱系數參比板

實驗采用絕熱材料導熱系數參比板標準樣品GSB 02-3062-2021，樣品按照GB/T 10294—2008《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定防護熱板法》測定，在平均溫度為298 K時，導熱系數標準值為0.0328 W/（m·K）。

2測量方法

為確保測量準確性，須將導熱系數參考板置于樣品室內，并確保其處于適宜的測試狀態。隨后，依據參考板導熱系數的標準值所對應的溫度，調整被校準的導熱系數測定儀，設定其樣品平均溫度。通常，導熱系數測定儀的熱板與冷板之間的溫差會設定為20℃，而樣品平均溫度則取熱板與冷板溫度的平均值。設定完成后啟動設備，導熱系數測定儀便會測出參考板在設定平均溫度下的導熱系數示值。完成單次測量后取出參考板，待導熱系數測定儀的熱板與冷板溫度恢復至室溫附近后，再次安裝參考板，并重復上述測試步驟，以獲取參考物質在設定樣品平均溫度下的導熱系數示值的重復測量結果。

在相同條件下，對參考板的導熱系數進行至少4次重復測量，從而得到被校準導熱儀測量參考板導熱系數的示值及其平均值。這一流程確保了測量結果的準確性和可靠性。

3測量模型

【參考文獻】

[1]測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].

[2]潘永杲，周逸，閔琪濤，等.穩態法導熱系數測定儀校準方法及其不確定度評定[J].計量與測試技術，2022，49（9）：107-110.

[3]王偉，趙嵩卿，王晶晶.標準偏差計算公式的一種講解方法[J].教育教學論壇，2020（44）：293-294.

【作者簡介】

廖興旺，男，1993年出生，工程師，學士，研究方向為計量檢測。

（編輯：李加鵬）