【正文】 法能夠用比較法直接測(cè)量樣品的比熱；但推薦使用差示掃描量熱儀，該方法的比熱測(cè)量精確度更高。該方法直接測(cè)量材料的熱擴(kuò)散性能。這一方法能夠測(cè)量體積較大的樣品，能對(duì)不均勻的陶瓷材料與耐火材料進(jìn)行測(cè)試。某些熱線法儀器的測(cè)試溫度范圍為室溫至1500℃。K）。K的樣品，熱阻法與平行線法適用于導(dǎo)熱系數(shù)更高的材料（測(cè)來囊先分別為為15 W/m待測(cè)樣品的導(dǎo)熱系數(shù)大小是選擇正確方法的重要參考因素。平行線法是測(cè)量與熱線隔著一定距離的一定位置上的溫升。測(cè)量熱線的溫升有多種方法。測(cè)量熱線本身的或與熱線相隔一定距離的平板的溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。熱線法：熱線法是在樣品（通常為大的塊狀樣品）中插入一根熱線。2．1．2 動(dòng)態(tài)（瞬時(shí)）測(cè)量法 動(dòng)態(tài)測(cè)量法是最近幾十年內(nèi)開發(fā)的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法，用于研究高導(dǎo)熱系數(shù)材料，或在高溫度條件下進(jìn)行測(cè)量。K）。測(cè)量加到熱板上的能量、溫度梯度及兩片樣品的厚度，應(yīng)用Fourier方程便能夠算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)。熱板周圍的保護(hù)加熱器與樣品的放置方式確保從熱板到輔助加熱器的熱流是線性的、一維的。測(cè)量過程中，精確設(shè)定輸入到熱板上的能量。熱源位于同一材料的兩塊樣品中間。不同之處是測(cè)量單元被保護(hù)加熱器所包圍，因此測(cè)量溫度范圍和導(dǎo)熱系數(shù)范圍更寬。保護(hù)熱流法導(dǎo)熱儀：對(duì)于較大的、需要較高量程的樣品，可以使用保護(hù)熱流法導(dǎo)熱儀。該方法的優(yōu)點(diǎn)是易于操作，測(cè)量結(jié)果精確，測(cè)量速度快，但是溫度與測(cè)量范圍有限。K之間的材料，通常用于確定玻璃纖維絕熱體或絕熱板的導(dǎo)熱系數(shù)與k因子。樣品的厚度可達(dá)到10cm，長(zhǎng)與寬為30到60cm之間。測(cè)量樣品厚度、溫度梯度與通過樣品的熱流便可計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)。第二章、導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法和測(cè)試原理 2．1 導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法2．1．1 穩(wěn)態(tài)方法測(cè)量法熱流法導(dǎo)熱儀：將厚度一定的方形樣品（通常長(zhǎng)寬各30cm，厚10cm）插入于兩個(gè)平板間，設(shè)置一定的溫度梯度。可知，本設(shè)計(jì)是一套復(fù)雜的閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)。固為在單片機(jī)上使用了LabVIEW 軟件包，不僅實(shí)現(xiàn)了軟件代替硬件的原則，而且極大降低了編程時(shí)間。固為使用了微機(jī)技術(shù)，可對(duì)各種金屬、非金屬進(jìn)行 測(cè)量。本設(shè)計(jì)屬于典型的穩(wěn)態(tài)法平板式導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定法 對(duì)試塊和專用電爐的應(yīng)用來講，符臺(tái)無限大平板式穩(wěn)態(tài)測(cè)量原理，滿足穩(wěn)態(tài)傅立葉導(dǎo)熱公式的應(yīng)用條件。關(guān)鍵詞：微型處理器，導(dǎo)熱系數(shù)，智能，溫度控制，功率驅(qū)動(dòng)目 錄第一章、緒論第二章、導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法和測(cè)試原理2．1導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法2．1．1 穩(wěn)態(tài)方法測(cè)量法2．1．2動(dòng)態(tài)（瞬時(shí)）測(cè)量法2．2導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試原理2．3影響絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素第三章、專用電爐的設(shè)計(jì)第四章、智能導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4．1 上位機(jī)4．2 下位機(jī)4．2．1 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4．2．2 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器4．2．3 溫度傳感器4．2．4 信號(hào)放大電路4．2．5 溫度控制電路第五章、智能導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5．1軟件功能分析5．2面板設(shè)計(jì)及軟件程序框圖第六章、系統(tǒng)通信的設(shè)計(jì)6．1 系統(tǒng)總線的簡(jiǎn)介6．2上下位機(jī)之間的通信總線的選擇與實(shí)現(xiàn)6．3 PI總線的特點(diǎn)和PIBIU的設(shè)計(jì)流程第七章、智能導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀整機(jī)操作說明結(jié)語與謝辭參考文獻(xiàn)第一章、緒論 導(dǎo)熱系數(shù)作為衡量建筑材料保溫性能，表征料傳熱能力的重要指標(biāo)一直為人們所重視，材料的導(dǎo)熱系數(shù)經(jīng)常需要由實(shí)驗(yàn)具體測(cè)定，目前大多數(shù)的人工測(cè)定計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)，其缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度低、通用性差、調(diào)節(jié)過程復(fù)雜、測(cè)試結(jié)果容易受到人為因素的影響。因此，本設(shè)計(jì)任務(wù)主要包括：材料兩側(cè)的溫度測(cè)量、溫度控制、穩(wěn)溫狀態(tài)的判定和導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算、被測(cè)材料幾何參數(shù)的輸入、導(dǎo)熱系數(shù)結(jié)果的顯示等。該溫差形成一個(gè)穩(wěn)定的熱流通過被測(cè)材料。本測(cè)控系統(tǒng)主要功能是通過加熱模塊對(duì)被測(cè)保溫（絕熱）材料的兩側(cè)進(jìn)行加溫。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新產(chǎn)品、新材料不斷涌現(xiàn)，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、地質(zhì)、等部門對(duì)新產(chǎn)品、新材料的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量越來越多，精度要求也越來越高，面對(duì)科研、生產(chǎn)的高要求，用微機(jī)和智能控制方法構(gòu)成的一種新型的數(shù)字測(cè)控系統(tǒng)十分必要，智能導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)控系統(tǒng)提高了保溫材料特性測(cè)試的自動(dòng)化和智能水平，同時(shí)提高了測(cè)量的效率和測(cè)試的精度，減輕了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要導(dǎo)熱系數(shù)是表征物質(zhì)熱傳導(dǎo)性質(zhì)的物理量，材料結(jié)構(gòu)的變化與所含雜質(zhì)的不同對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)值都有明顯的影響。導(dǎo)熱系數(shù)作為衡量建筑材料保溫性能，表征料傳熱能力的重要指標(biāo)一直為人們所重視，材料的導(dǎo)熱系數(shù)經(jīng)常需要由實(shí)驗(yàn)具體測(cè)定，目前大多使用電位差計(jì)和電流計(jì)來人工測(cè)定計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)，其缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度低、通用性差、調(diào)節(jié)過程復(fù)雜、測(cè)試結(jié)果容易受到人為因素的影響。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是智能導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。當(dāng)兩側(cè)溫度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，形成穩(wěn)定的溫差。根據(jù)此溫差和材料的幾何尺寸等參數(shù)和計(jì)算公式就可計(jì)算得出該材料的導(dǎo)熱系數(shù)。通過任務(wù)分析、方案比較確定和電路設(shè)計(jì)，較好的實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。因此，沒有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，復(fù)雜的測(cè)控系統(tǒng)是難以實(shí)現(xiàn)的。電爐設(shè)計(jì)合理，尤其其升溫速率很快，這樣可以縮短測(cè)量周期，是本儀器的特色之一。其量程廣泛，是本儀器特色之二。兩個(gè)月底層編程時(shí)間可以縮減到十天，而且程序易于修改和鏈接本儀器從壓一次“自動(dòng)升溫”虛擬按鍵開始，直至打印出測(cè)量結(jié)果，全部實(shí)現(xiàn)微機(jī)自調(diào)和管理，無需人工干預(yù)?？傊緝x器是一臺(tái)高質(zhì)量，高速度和全自動(dòng)化的新產(chǎn)品，在各行各業(yè)中有廣泛的應(yīng)用前景。使用校正過的熱流傳感器測(cè)量通過樣品的熱流，傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。選用不同類型的儀器，能夠在20℃到100℃之間測(cè)量。 NETZSCH HFM436 Lambda 熱流法導(dǎo)熱儀 NETZSCH HFM436 Lambda 熱流法導(dǎo)熱儀，能在中等溫度下對(duì)中低等導(dǎo)熱系數(shù)材料進(jìn)行測(cè)量分析。其測(cè)量原理幾乎與普通的熱流法導(dǎo)熱儀相同。保護(hù)熱板法導(dǎo)熱儀：熱板法或保護(hù)熱板法導(dǎo)熱儀的工作原理和使用熱板與冷板的熱流法導(dǎo)熱儀相似。使用兩塊樣品是為了獲得向上與向下方向?qū)ΨQ的熱流，并使加熱器的能量被測(cè)試樣品完全吸收。通過調(diào)整輸入到輔助加熱器上的能量，對(duì)熱源與輔助板之間的測(cè)量溫度和溫度梯度進(jìn)行調(diào)整。輔助加熱器后是散熱器，散熱器和輔助加熱器接觸良好，確保熱量的移除與改善控制。 （保護(hù)）熱板法導(dǎo)熱儀結(jié)構(gòu)原理圖相比熱流法，保護(hù)熱板法的優(yōu)點(diǎn)是溫度范圍寬（180到650℃）與量程廣（最高可達(dá)2W/m此外，保護(hù)熱板法使用得是絕對(duì)法——無需對(duì)測(cè)量單元進(jìn)行標(biāo)定。動(dòng)態(tài)法的特點(diǎn)是精確性高、測(cè)量范圍寬（最高能達(dá)到2000℃）、樣品制備簡(jiǎn)單。測(cè)試時(shí)，在熱線上施加一個(gè)恒定的加熱功率，使其溫度上升。由于被測(cè)材料的導(dǎo)熱性能決定這一關(guān)系，所以測(cè)定它是導(dǎo)熱系數(shù)一種測(cè)量方法。其中交叉線法是用焊接在熱線上的熱電偶直接測(cè)量熱線的溫升。熱阻法是利用熱線（多為鉑絲）電阻與溫度之間的關(guān)系測(cè)量熱線本身的溫升。交叉線法適用于導(dǎo)熱系數(shù)低于2W/mK與20W/m某些熱線法儀器可以使用上述全部三種方法。測(cè)試時(shí)將樣品加熱到所需的溫度，待樣品溫度穩(wěn)定后，就能開始進(jìn)行熱線測(cè)量。閃光擴(kuò)散法：閃光擴(kuò)散法，又稱為激光閃射法，是一種用于測(cè)量高導(dǎo)熱材料與小體積樣品的技術(shù)。在已知樣品比熱與密度的情況下，便可以得到樣品的導(dǎo)熱系數(shù)。密度隨溫度的改變可使用膨脹儀進(jìn)行測(cè)試 。隨后，由激光仿生器或閃光燈產(chǎn)生的一束短促(1ms)光脈沖對(duì)樣品的前表面進(jìn)行加熱。用紅外探測(cè)器測(cè)量溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。（NETZSCH LFA427）。樣品放置在管狀爐體中央的樣品支持器上。用InSb檢測(cè)器測(cè)量樣品背部的溫升，該檢測(cè)器位于系統(tǒng)的頂部。該儀器既能夠測(cè)量液體與粉末樣品，也能測(cè)量不同幾何形狀的固體樣品。這一儀器測(cè)量溫度較低，最高300℃。由于其精確度高（3％）與所需樣品尺寸小，閃光擴(kuò)散法已經(jīng)進(jìn)入陶瓷工業(yè)研發(fā)與質(zhì)控的許多領(lǐng)域。閃光擴(kuò)散技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，K的金剛石。2．2 導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試原理本儀器所依據(jù)的原理是1882年由法國(guó)數(shù)學(xué)、物理學(xué)家約瑟夫該方程式指出，在物體內(nèi)部，垂直于導(dǎo)熱方向上，二個(gè)相距為h，溫度分別為θθ2的平行平面，若平面面積為A，在Δt秒內(nèi)，從一個(gè)平面?zhèn)鞯搅硪粋€(gè)平面的熱量ΔQ，滿足下述表示式： 式中△Q/△t為傳熱速率，λ定義為該物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，亦稱熱導(dǎo)率。其數(shù)值等于相距單位長(zhǎng)度的二平行平面。其單位名稱是瓦特每米開爾文，單位符號(hào)為W/m 導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量表明，統(tǒng)一材料的導(dǎo)熱系數(shù)值并非一個(gè)常數(shù)，在不同的溫度下λ值存在不同的量值；而且λ值是一個(gè)復(fù)合物理量，測(cè)量λ值的儀器一定是一個(gè)在熱激勵(lì)下的符合參數(shù)測(cè)量?jī)x。上述種種原因?qū)е聦?dǎo)熱系數(shù)測(cè)量?jī)x生產(chǎn)一直受到局限。本文研究的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量?jī)x正是利用高新技術(shù)以滿足工業(yè)上的需要。時(shí)間表明，如果不使用新型微機(jī)技術(shù)，這種性能的提高是不能實(shí)現(xiàn)的。含濕率所有的保溫材料都具有多孔結(jié)構(gòu)，容易吸濕。容重容重是材料氣孔率的直接反映，由于氣相的導(dǎo)熱系數(shù)通常均小于固相導(dǎo)熱系數(shù)，所以保溫材料都具有很大的氣孔率即很小的容重。松散材料的粒度常溫時(shí)，松散材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著材料粒度減小而降低，粒度大時(shí)，顆粒之間的空隙尺寸增大，其間空氣的導(dǎo)熱系數(shù)必然增大。熱流方向?qū)嵯禂?shù)與熱流方向的關(guān)系，僅僅存在于各向異性的材料中，即在各個(gè)方向上構(gòu)造不同的材料中。氣孔質(zhì)材料又進(jìn)一步分成固體物質(zhì)中有氣泡和固體粒子相互輕微接觸兩種。一般情況下纖維保溫材料的纖維排列是后者或接近后者，同樣密度條件下，其導(dǎo)熱系數(shù)要比其它形態(tài)的多孔質(zhì)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)小得多。因此，絕熱材料的熱導(dǎo)率在很大程度上決定于填充氣體的種類。比熱容絕熱材料的比熱容對(duì)于計(jì)算絕熱結(jié)構(gòu)在冷卻與加熱時(shí)所需要冷量（或熱量）有關(guān)。在常溫常壓下，空氣的質(zhì)量不超過絕熱材料的5%，但隨著溫度的下降，氣體所占的比重越來越大。線膨脹系數(shù)計(jì)算絕熱結(jié)構(gòu)在降溫（或升溫）過程中的牢固性及穩(wěn)定性時(shí)，需要知道絕熱材料的線膨脹系數(shù)。大多數(shù)絕熱材料的線膨脹系數(shù)值隨溫度下降下降而顯著下降。本文選用穩(wěn)態(tài)平板法專用電爐。再者，這種方法是許多國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，應(yīng)用最多，我國(guó)也有穩(wěn)態(tài)平板法的軍用方法。為了準(zhǔn)確測(cè)量電爐對(duì)試塊B中的熱流速率，本文設(shè)計(jì)主爐絲C,底爐絲E,和邊爐絲D三個(gè)爐絲。所以試塊中的熱流密度可以由主爐發(fā)揮功率和材料尺寸計(jì)算。 ，以傳導(dǎo)熱量 。再經(jīng)過多次計(jì)算機(jī)誤差補(bǔ)償后，便可以及算和顯示出導(dǎo)熱系數(shù)值。 專用電爐需用保溫材料仔細(xì)密封。（為方便起見