【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种利用交流加热和谐波法测量固体材料热物性参数(导热系数和热扩散率等)的方法及装置，特别是应用于金属、陶瓷等导电和非导电固体以及薄膜热物性参数无损测试的方法及装置。
技术介绍
近二十年来，基于谐波探测的3 测量技术一直被认为是测量固体及薄膜热物性参数的一种有效手段。其实现的方法大致是在待测材料表面制备具有一定尺寸和形状的微型金属带，把该微型金属带同时作为加热器和温度传感器，然后根据热波频率与温度变化的关系求得待测材料的热物性参数。目前该方法主要被用于测试非导电固体及薄膜的热物性参数。对于导电固体及薄膜，则需要首先在其表面覆盖一薄层绝缘膜，再在绝缘膜上制备微型金属带。分析该测试方法特点发现，该方法不能实现待测样品的无损检测，并且需要重复对单个样品进行绝缘膜(导电固体和薄膜测量时)及微型金属带的制备，因此实施工艺复杂，成本代价也较高。另外，利用百纳米级厚的绝缘膜来实现导电样品与微型金属带间绝缘的方法不能保证测试结构的成功率。利用上层为柔性覆盖膜的基于柔性衬底的独立探头可以解决上述问题。柔性衬底及柔性覆盖膜本身就是绝缘膜，能实现导电样品热物性参数的测量...
【技术保护点】
一种具有独立探头的谐波法固体材料热物性测试方法，其特征在于，利用具有独立探头的谐波法固体材料热物性测试装置实现该方法的步骤如下：步骤１：把独立探头夹在两块已知热物性参数的相同标准样品之间构成测试结构，并放置在样品固定台底座的上面，移动滑块和螺杆，当螺杆的顶端接触到上标准样品的项面时停止移动滑块并在侧面通过螺栓固定滑块；步骤２：用扭矩测量部扭转螺杆，在一个扭力点上暂停并记录对应的扭力值，然后开始用谐波法测量独立探头内的微型金属带两端的基波电压及三次谐波电压，根据谐波法测试原理拟合标准样品的导热系数值；步骤３：继续转动扭矩测量部使扭力值增大，然后重复步骤２，得到多个扭力值下标准...
【技术特征摘要】
一种具有独立探头的谐波法固体材料热物性测试方法，其特征在于，利用具有独立探头的谐波法固体材料热物性测试装置实现该方法的步骤如下步骤1把独立探头夹在两块已知热物性参数的相同标准样品之间构成测试结构，并放置在样品固定台底座的上面，移动滑块和螺杆，当螺杆的顶端接触到上标准样品的项面时停止移动滑块并在侧面通过螺栓固定滑块；步骤2用扭矩测量部扭转螺杆，在一个扭力点上暂停并记录对应的扭力值，然后开始用谐波法测量独立探头内的微型金属带两端的基波电压及三次谐波电压，根据谐波法测试原理拟合标准样品的导热系数值；步骤3继续转动扭矩测量部使扭力值增大，然后重复步骤2，得到多个扭力值下标准样品导热系数的测量值；步骤4利用得到的标准样品多个导热系数的测量值，找出与标准样品导热系数的真实值最接近的测量值，设此测量值对应的扭力值是不影响导热系数真实测量的独立探头与标准样品间的接触热阻所对应的扭力值，此扭力值为最佳扭力值；步骤5从凸台上取下测试结构，把独立探头夹在两块相同的待测样品之间构成新的测试结构，仍将其放置在凸台上，执行步骤1固定好新的测试结构；步骤6用扭矩测量部扭转螺杆，依次在多个小于最佳扭力值下停止扭转螺杆，记录扭力值并用谐波法测试待测样品的导热系数和热扩散率值；步骤7扭转扭矩测量部直至最佳扭力值，再用谐波法测试待测样品的导热系数和热扩散率，即完成对待测样品热物性参数的测试；步骤8记录多个小于最佳扭力值下的导热系数测量值及最佳扭力值下的导热系数测量值的大小，将小于最佳扭力值下的导热系数测量值与最佳扭力值下的导热系数测量值的差别作为待测样品与独立探头间存在接触热阻，所述待测样品与独立探头间的接触热阻的大小由扭力值的大小实验结果拟合的一个经验式决定，并且在最佳扭力值下待测样品与独立探头间存在的接触热阻不影响导热系数真实测量而可被忽略，通过计算多个小于最佳扭力值下导热系数测量值与最佳扭力值下导热系数测量值的差值，再运用接触热阻与热导率差值的关系式，得到多个扭力值下待测样品与独立探头间的接触热阻。2. 根据权利要求1所述的具有独立探头的谐波法固体材料热物性测试方法，其特征在于，所述独立探头内的微型金属带采用微弱周期正弦电流加热，测试时，调整所述微型金属带的基波电压，使微型金属带中间两引线端间的三次谐波电压接近1/500 1/1000基波电压。3. —种如权利要求1所述的方法的固体材料热物性测试装置，其特征在于，该装置含有独立探头、第一待测样品、第二待测样品、压力调整部、样品固定台、扭矩测量部、谐波测量单元，其中独立探头位于两块相同的第一待测样品、第二待测样品之间构成三明治式结构，三明治式结构放置于样品固定台，并且三明治式结构与样品固定台平行放置；压力调整部位于第一待测样品的上端面上，并且压力调整部压紧第一待测样品，三明治式结构放置于样品固定台的上面；扭矩测量部套接于压力调整部的一端，扭矩测量部调节压力调整...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑兴华，邱琳，唐大伟，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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