闪光法测热导率.pdfVIP

闪光法测热导率1

闪光法测热导率

实验仪器：（注明规格和型号）

1.光学系统:包括高压脉冲氙灯、高压脉冲电源、椭球镜、样品、样品架和氙灯的三维调微器。

2.表面温度测量系统:表面温度测量系统包括pn结温度传感器、放大电路、试样等。

3.数据采集、处理系统:包括微机、A/D和D/A转化卡、软件等。

实验目的：

1.测量不良导体的热导率。

2.了解一种测定材料热物性能参数的方法。

3.了解热物性参数测量中的基本问题。

实验原理简述：

1.导热微分方程的建立和导出

热传导是指发生在固体内部或静止流体内部的热量交换过程

为使问题简化,假设样品为棒状,热量沿一维传播;在棒上取微元x→x+dx,如图中所示.根据Fourrier

导热定律,单位时间内流过某垂直于热流方向,面积为A的热量,即热流为:

qT

KA

tx

其中q为热流,表示等温面上沿温度降低方向单位时间内传递的热量;K为热导率,表示单位时间内在

单位长度上温度降低1K时,单位面积上通过的热量;

而在Δt时间内通过截面A流入小体积元dV=Ad的热量为：

2

TT

qKAdxt

，而小体积元升高温度ΔT所需要的热量为：qcAdxt

x2t

在无外界条件变化的情况下，以上两式应当相等，联立以上两式，可以得到：

22

TTTT

cK，并可以由此推知热流方程：D0

tx2tx2

其中D=K/cρ为热扩散率。

该热流方程的解将给出材料上各点温度随时间的变化，解的具体形式还将取决于边界条件

2.闪光法

闪光法是给一个四周绝热、厚度为L的薄

圆片试样加一脉冲的电流加热热流，在另

一方面测出的温度随时间的变化关系，确

定热扩散率，从而计算出材料热导率的一

种测量方法。

原理图如右所示:

Qt0

假设有一束能量为的脉冲光在

时照射在试样表面，且并试样均匀吸收，

可以认为在距离表面的微小距离内试l

样升温为

闪光法测热导率2



T(x,0)Q/cl(0xl)



T(x,0)0(lxL)

并且，如果以上式为边界条件的话，得到在试样背面处温度可以表示为

22

Qnn

T(L,t)12(1)exp(Dt)

cLL2

n1

Q

且当t时，T(L,t)达到最大，有T