导热系数测定仪
说 明 书
一、概述
导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质对导热系数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验具体测定。测量导热系数的方法一般分为两类：一类是稳态法；一类是动态法。在稳态法中，先利用热源在待测样品内部形成一个稳定的温度分布，然后进行测量。在动态法中，待测样品温度分布是随时间变化的。
本实验仪是用稳态法测不良导体导热系数的实验仪器，加热盘原手工操作改为单片机自适应控制测温传感器，读数显示为摄氏度，精度是0.1?C，散热盘测温传感器由另一单片机控制，读数精度也为0.1?C。该仪器结构牢固、测控方便，已广泛应用于大专院校普通物理热学实验。
二、用途
(1) 测量不良导体的导热系数，本仪器附有橡皮样品供教学测试用。 (2) 学习用物体散热速率求热传导速率的实验方法。 (3) 学习温度传感器的应用方法。
三、仪器组成与技术指标
1．仪器组成（如图1所示） (1) 热源：电热管、加热铜板; (2) 样品架：样品支架、样品板; (3) 测温部分：单片电脑测温及控制仪。 (4）橡皮样品、导热硅脂（配件） 2．技术指标
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A.温控仪与测温仪
(1)温度计显示工作温度：0℃ －100℃ (2)恒温控制温度：室温－80oC
图1 FD-TC-B 导热系数测定仪装臵图 (3)控制恒温显示分辨率：0.1℃
B.温度传感器DS18B20的结构与技术特性（控温及测量用）： (1)温度测量范围：-55℃ — +125℃ (2)测温分辨率：0.0625℃ (3)引脚排列(如图2所示)：
图2
(4)封装形式：TO-92
详细应用软硬件请参阅相关资料 C.不良导体导热系数测量 不确定度： ?10%
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四、安装步骤
(1) 取下固定螺丝，将样品放在加热盘与散热盘中间，然后固定；调节底部的三个
微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘接触良好，不宜过紧或过松；
(2) 插好加热板的电源插头；再将2根连接线的一端与机壳相连，另一端的传感器
分别插在加热盘和散热盘小孔中（注意：要一一对应，不可互换） ； (3) 开启电源后，左边表头显示从FDHC→当时温度→b = =〃 =其含义是告知用户
请设定控制温度。右边表头显示散热盘的测量温度。
五、实验方法
(1) 设定加热器控制温度：按升温键左边表显示由B00.0可上升到B80.0摄氏度。
一般设定75-80?C较为适宜。根据室温选择后，再按确定键，显示变为AXX.X 之值，即表示加热盘此刻的温度值，加热指示灯闪亮，打开电扇开关，仪器开始加热。
(2) 加热盘的温度上升到设定温度值时，开始记录散热盘的温度，可以每隔一分钟
记录一次，待在10分钟内加热盘和散热盘的温度都基本保持不变，可以认为已经达到稳定状态了。
(3) 按复位键停止加热，取走样品，调节三个螺栓使加热盘和散热盘接触良好，再
设定温度到80?C加快加热C盘的温度上升(按升温键和确定键)使散热盘在原温度上升20?C左右即可以了。
(4) 移去加热盘，让散热盘在风扇作用下冷却，每隔10秒（或者稍长时间，如20
秒或者30秒）记录该盘的温度。作散热曲线，计算散热盘的冷却速率。 当传热达到稳定状态时，样品上下表面的温度?1和?2不变，这时可以认为加热盘C通过样品传递的热流量与散热盘P向周围环境的散热量相等。因此可以通过散热盘P在稳定温度?2时的散热速率来求出热流量
?Q。 ?t - 3 -
在达到稳态的过程中，P盘的上表面并未暴露在空气中，而物体的冷却速率与它的散热表面积成正比，为此，稳态时铜盘P的散热速率表达式应作面积修正：
?Q???mc?t?t(?Rp?2?RPhP)???22(2?RP?2?RPhP)2 (7)
其中RP为散热盘P的半径，hP为其厚度。 由（3）式和（7）式可得：
??1??2hB?RB2???mc?t(?Rp?2?RPhP)???22(2?RP?2?RPhP)2 (8)
所以样品的导热系数?为：
?? ??mc?thB1 (9)
(2RP?2hP)(?1??2)?RB2(Rp?2hP)???2六、注意事项
(1) 该测定仪用单片电脑控制，最高控制温度为80?C，读数误差为0.1?C。电加
热时加热指示灯闪亮，随着与设定值的接近，闪亮变慢，超过设定温度1?C即自动关加热电源，低于设定温度自动开启。
(2) 加热盘和散热盘侧面两个小孔安装数字式温度传感器，不可插错。近电源开关
的接插件为加热传感器,应插入加热盘上，另一个传感器插在散热盘上的小孔，特别注意插小孔之前涂上少许导热硅脂或者硅油，使其接触良好。
(3) 使用前将加热盘与散热盘及样品的表面擦干净，可以涂上少量硅油或者导热硅
脂，以保证接触良好。在固定安装加热盘、散热盘和样品时三个调节螺丝不宜过紧过松，用力要均匀(手感一致)。
(4) 在实验过程中，需移开加热盘时，请先关闭加热电源，移开热圆筒时，手应握
固定轴转动，以免烫伤手；实验结束后，切断总电源，保管好测量样品，不要使样品两端面划伤，以至影响实验的精度。
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