申请/专利权人：中国科学院上海光学精密机械研究所

申请日：2021-07-21

公开（公告）日：2022-12-02

公开（公告）号：CN113640340B

主分类号：G01N25/20

分类号：G01N25/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.12.02#授权;2021.11.30#实质审查的生效;2021.11.12#公开

摘要：本发明提供一种测量固体热扩散率和比热并验证结果的方法。首先为满足两种测量方法联用且互不影响的目的，对试样和标样上下表面中心特定区域镀膜，然后在侧面加工特定深度的小孔。通过分光光路对试样和标样的镀膜区域注入相同的热量，样品和标样小孔内的热电偶记录对应位置温度变化；试样和标样背面热辐射分别经全反射镜‑光开关‑半透半反镜和半透半反镜进入光电转换器中，通过对光开关的时序控制，得出试样和标样背面热辐射变化数据。热电偶和热辐射数据分别得出一组热扩散率和比热结果，将两种方法得出的同一参数相互比对验证得出准确的热扩散率和比热数据。

主权项：1.一种测量固体热扩散率和比热并验证结果的方法，其特征在于，包含以下步骤：准备阶段：S1，取形状尺寸相同的圆形待测试样5和标样12，进行镀膜和加工处理；镀膜方法为：设待测试样5和标样12半径为R，厚度为d，在圆片上下两表面中心圆形区域镀金，然后在金膜表面镀碳，镀膜区域直径r≤R-d；加工方法为：在待测试样5和标样12侧面加工小孔，小孔深度m≤R-r，样品上加工的小孔数量为2个，2个小孔距离样品底面的距离为h1和h2，且h1h2，2个小孔延长线与样品上下表面平行且与样品中轴线相交，两延长线在待测试样表面上的投影夹角在0～180°范围内；将四根热电偶探针分别放置并固定在处理后的待测试样5和标样12的两个小孔内；S2，构建测量系统：该测量系统包括：光电转换器1、控制器2、热源激光器3，第一半透半反镜4、第一全反射镜10、光开关7、第二半透半反镜8、第二全反射镜6；所述光电转换器1、热源激光器3、光开关7，四根热电偶探针均与控制器2相连接；所述的热源激光器3发出脉冲宽度为δ的光束，经过第一半透半反镜4分为两束能量相同的透射光束和反射光束，所述的透射光束照射在待测试样5镀膜区域上，所述的反射光束经所述的第一全反射镜10反射后照射在标样12镀膜区域上，从而使所述的待测试样5和标样12的镀膜区域受到相同的热量输入；经待测试样5透射的热辐射信号依次经过第二全反射镜6光开关7第二半透半反镜8进入光电转换器1中，经标样12透射的热辐射信号经第二半透半反镜8进入光电转换器1中；光电转换器1和光开关7相连接且都受控制器2控制；测量阶段：S3，t0时刻，打开热源激光器3，使待测试样5和标样12受到相同的热量输入，所述的光开关7通过时序控制使其以一定时间间隔打开，此时光电转换器1记录的是待测试样5和标样12背面热辐射信号的总和；在特定时间间隔关闭光开关7，此时光电转换器1仅记录标样12背面热辐射信号；t0时刻开始记录热辐射数据，然后将两组数据插值拟合并相减后得到试样和标样背面热辐射随时间的变化数据；S4，所述四根热电偶探针分别测量对应位置温度随时间的变化数据，并根据傅里叶传热方程计算出待测试样5的热扩散率αs1和比热Cps1；标样12的热扩散率αr1和比热Cpr1；所述的光电转换器1记录的热辐射数据，并根据傅里叶传热方程计算出待测试样5的热扩散率αs2和比热Cps2；标样12的热扩散率αr2和比热Cpr2；比对阶段：S5，当待测试样5热电偶探针测量结果得到的热扩散率和比热αs1，Cps1与热辐射测量结果得到的热扩散率和比热αs2，Cps2满足αs1＝αs2和Cps1＝Cps2时，则证明测试结果准确，否则，返回步骤S3；S6，已知标样热扩散率的参考值为αr0，标样比热的参考值为Cpr0，计算热电偶探针标样测量误差，公式如下：Δα1＝|αr1-αr0|αr0；ΔCp1＝|Cpr1-Cpr0|Cpr0；计算光电转换器热标样测量误差，公式如下：Δα2＝|αr2-αr0|αr0；ΔCp2＝|Cpr2-Cpr0|Cpr0。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种测量固体热扩散率和比热并验证结果的方法

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