一种新型导热参量测试仪论文和设计-喻孜

全文摘要

一种新型导热参量测试仪，测试仪整体结构为方形，外罩上设置有把手，主要由控制芯片、水箱、超声雾化探头、风扇、半导体制冷片、冷凝片、湿度传感器、温度传感器、加热器、热敏感片、样品容器、重量传感器、无线WIFI模块和远程上位机构成，能够控制测试环境的湿度，在试样加热过程中，测量试样内部和热敏感片表面点温度，通过热传导方程反演的方法测量出材料在不同湿度条件下的比热和导热系数；与现有装置相比，本装置运算量小，测量时间短，结构简单，成本低，适用范围广，能够一次性测出两个导热参量，还可以方便的用于演示教学。

主设计要求

1.一种新型导热参量测试仪，其特征在于，包括仪器底座、仪器顶盖以及仪器侧壁以及水箱，所述水箱底部与仪器底座固定连接，水箱内部形成湿度控制室；所述仪器侧壁为双层有机玻璃构成，所述仪器侧壁底部与仪器底座固定连接，所述仪器侧壁一侧与水箱侧壁固定连接形成测试室，所述测试室一侧设置有排气孔；所述仪器顶盖与所述仪器侧壁为分体式结构，所述仪器顶盖盖合在仪器侧壁顶部；所述水箱一侧设置有进水嘴，所述水箱内部底部固定设置有超声波雾化头；所述水箱腔体另一侧顶部设置有两个排气孔，上方的排气孔一侧设置有吹气风扇，所述吹气风扇一侧顶部与水箱内顶面固定连接；下方的排气孔一侧设置有吸湿模块，所述吸湿模块包括模块外架、吸气风扇、串联的半导体制冷片组以及冷凝片；所述吸气风扇、串联的半导体制冷片组以及冷凝片自外向内依次固定设置在模块外架上，吸气风扇位于下方排气孔一侧，半导体制冷片组串联多块半导体制冷片，冷凝片底部插入水中；所述水箱一侧外部固定设置有湿度传感器，所述湿度传感器位于两个排气孔下方位置；所述测试室内部设置有加热底座，所述加热底座固定于所述仪器底座顶部，所述加热底座内部设置有加热丝；所述加热底座上放置有样品箱，所述样品箱呈中空的圆柱体结构，所述样品箱底部设置有热接触底座，顶部为开口设置；所述样品箱一侧侧壁上自上而下竖直分布有三个插孔，所述插孔内嵌合有探针形温度传感器；使用时，样品放置于样品箱内，配合样品同样位置预设好的插孔，插入探针形温度传感器，测得样品内部温度；样品顶部放置热敏感片，用于测得样品顶部表面温度；所述仪器底座顶部一侧固定安装有传感器接线插槽，所述仪器底座内部设置有主控芯片、湿度控制芯片、WIFI模块以及加热控制芯片；所述主控芯片与传感器接线插槽通过I2C型总线相连，所述探针形温度传感器与热敏感片的连接线通过连接传感器接线插槽实现与主控芯片连接；主控芯片有多路串口，通过串口连接温度传感器芯片，实时读取针形温度传感器与热敏感片传回的温度值；主控芯片上的一路串口与串口型WIFI模块连接，通过串口型WIFI模块与上位机进行无线通讯；湿度控制芯片连接吹气风扇和吸气风扇的电机，实现控制风扇转动；湿度控制芯片通过MOS管连接半导体制冷片组，可；湿度控制芯片通过MOS管连接超声波雾化探头；湿度控制芯片连接湿度传感器；所述加热控制芯片与加热底座内部的加热丝电连接；所述主控芯片通过两路串口分别与湿度控制芯片和加热控制芯片相连，从而与湿度控制模块和加热控制模块通信。

设计方案

所述水箱一侧设置有进水嘴，所述水箱内部底部固定设置有超声波雾化头；所述水箱腔体另一侧顶部设置有两个排气孔，上方的排气孔一侧设置有吹气风扇，所述吹气风扇一侧顶部与水箱内顶面固定连接；下方的排气孔一侧设置有吸湿模块，所述吸湿模块包括模块外架、吸气风扇、串联的半导体制冷片组以及冷凝片；所述吸气风扇、串联的半导体制冷片组以及冷凝片自外向内依次固定设置在模块外架上，吸气风扇位于下方排气孔一侧，半导体制冷片组串联多块半导体制冷片，冷凝片底部插入水中；所述水箱一侧外部固定设置有湿度传感器，所述湿度传感器位于两个排气孔下方位置；

所述测试室内部设置有加热底座，所述加热底座固定于所述仪器底座顶部，所述加热底座内部设置有加热丝；所述加热底座上放置有样品箱，所述样品箱呈中空的圆柱体结构，所述样品箱底部设置有热接触底座，顶部为开口设置；所述样品箱一侧侧壁上自上而下竖直分布有三个插孔，所述插孔内嵌合有探针形温度传感器；使用时，样品放置于样品箱内，配合样品同样位置预设好的插孔，插入探针形温度传感器，测得样品内部温度；样品顶部放置热敏感片，用于测得样品顶部表面温度；

所述仪器底座顶部一侧固定安装有传感器接线插槽，所述仪器底座内部设置有主控芯片、湿度控制芯片、WIFI模块以及加热控制芯片；所述主控芯片与传感器接线插槽通过I2C型总线相连，所述探针形温度传感器与热敏感片的连接线通过连接传感器接线插槽实现与主控芯片连接；

主控芯片有多路串口，通过串口连接温度传感器芯片，实时读取针形温度传感器与热敏感片传回的温度值；主控芯片上的一路串口与串口型WIFI模块连接，通过串口型WIFI模块与上位机进行无线通讯；湿度控制芯片连接吹气风扇和吸气风扇的电机，实现控制风扇转动；湿度控制芯片通过MOS管连接半导体制冷片组，可；湿度控制芯片通过MOS管连接超声波雾化探头；湿度控制芯片连接湿度传感器；所述加热控制芯片与加热底座内部的加热丝电连接；所述主控芯片通过两路串口分别与湿度控制芯片和加热控制芯片相连，从而与湿度控制模块和加热控制模块通信。

2.根据权利要求1所述的一种新型导热参量测试仪，其特征在于，所述水箱进水嘴外侧设置有盖片，用于进水嘴的打开与关闭。

3.根据权利要求1所述的一种新型导热参量测试仪，其特征在于，所述仪器顶盖上设置有顶盖把手。

4.根据权利要求1所述的一种新型导热参量测试仪，其特征在于，所述仪器侧壁与水箱上设置有两个提手。

5.根据权利要求1所述的一种新型导热参量测试仪，其特征在于，所述热敏感片为圆形薄片，其材料为比热已知的材料构成；所述外部包括一层绝热棉；内部装有贴片式温度传感器。

6.根据权利要求5所述的一种新型导热参量测试仪，其特征在于，所述贴片式温度传感器由温度传感器芯片封装在贴片内部制成。

7.根据权利要求1所述的一种新型导热参量测试仪，其特征在于，所述探针形温度传感器包括圆柱金属壳体以及温度传感器芯片，所述温度传感器芯片固定设置在圆柱金属壳体内部。

8.根据权利要求1所述的一种新型导热参量测试仪，其特征在于，所述样品箱的侧壁为多层绝热壁，所述多层绝热壁内外两层由热的不良导体构成，中间设置有绝热棉。

9.根据权利要求1所述的一种新型导热参量测试仪，其特征在于，所述仪器底座内部设置有重量传感器，所述重量传感器固定设置于所述加热底座下方位置，重量传感器用于测量计算得到样品的密度；所述主控芯片与重量传感器相连。

10.根据权利要求1所述的一种新型导热参量测试仪，其特征在于，所述模块外架包括顶板、底板以及支撑板，所述支撑板顶部与所述水箱内顶板固定连接，所述支撑板底部一侧固定连接顶板与底板，所述底板一侧与所述支撑板底部一侧固定连接，所述顶板与底板均为水平设置，所述顶板位于所述底板上方，所述吸气风扇一侧顶部与底板固定连接；所述半导体制冷片组固定设置在顶板与底板之间，所述冷凝片顶部与支撑板固定连接，底部贯穿底板伸入至水中。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及物理学领域，特别是一种新型导热参量测试仪。

背景技术

材料的导热系数和比热直接关系到材料热传导特性，这两个参量的测量是物理学和工程热学中重要的研究课题。

一、材料的导热系数

常见的测量装置有动态测量法装置和稳态测量法装置。

1、稳态法测量装置在待测试样的温度分布达到稳定后进行测量，其分析的出发点是稳态导热微分方程设计图

一种新型导热参量测试仪论文和设计

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