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Thermtest MP-1多功能分析儀

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詳細介紹

MP-1多功能分析儀

MP-1 結合瞬態平面熱源法(TPS, ISO 22007-2) 和瞬態熱線法(THW, ASTM D7896) ,此獨特且強大的設計可針對固體、液體、膏體與粉體進行熱傳導率、熱擴散率及比熱的測試。

最適用于:液體、固體、膏體和粉末


結合用于固體的瞬態平面熱源法(TPS)和用于液體瞬態熱線法(THW),此二測試方法被廣泛用于精確地測量絕對熱導率、熱擴散系數、比熱和熱逸散率。搭配Thermtest 特有的控溫型平臺(TP),在通用性上得到了極大的擴展,并廣受學術和商業用戶的贊賞。

采用受全世界所信任之TPS和THW作為主要的測量方法,與兩者相關之論文已達1000多篇。


MP-1特性

wwl.jpg

MP-1規格

測試方法

瞬態平面熱源(TPS)

瞬態線熱(THW)

材料

固體、膏體和粉末

液體、膏體和粉末

方向

3D / 1D: 各向異性、板材、薄膜

整體

熱導率(W/m?K)

0.005~1800 W/m·K

0.01~2 W/m·K

樣品尺寸*

5 x 5 mm ~無上限

20 mL

樣品厚度*

0.01 mm ~無上限

N/A

附加屬性

熱擴散率| 比熱| 熱逸散率

熱擴散率| 比熱

接觸熱阻(m2K/W)

熱阻和熱容量

N/A

溫控平臺(TP)

0~300 °C

-160 °C | -50 °C | -20 °C | 0~300 °C

10~200 °C | -15/0~200 °C

0~300 °C | -45~300 °C | -160~300 °C

擴展溫度范圍

-160~1000 °C

N/A

測試時間(秒)

0.25~1280

1

數據點(點/秒)

600

400

精準度

5%

2%

再現性

1%

1%

樣品配置

對稱(雙面) | 不對稱(單面)

N/A

國際標準

ISO 22007-2:2015

ASTM D7896-19

*需根據所使用之測試模組而定


MP-1 測試方法

瞬態平面熱源(TPS)和瞬態熱線法(THW)的原理相似,不同之處主要在于二者的實物設計。兩者的基本原理是感測器與電源和傳感電路保持電性連接,當電流通過感測器時,產生的升溫會隨著時間的推移被記錄下來,產生的熱量會取決于材料熱傳遞特性的速率擴散到樣品中。


瞬態平面熱源(TPS)感測器

TPS感測器專門為固體、膏體和粉末而設計,它由封裝在絕緣層之間的雙螺旋鎳組成。該感測器(雙面)的標準操作是將其夾在兩塊相同的樣品之間;若擴展到單面感測器,僅需一塊樣品。Thermtest的TPS數學計算與分析系統可以測量感測器與樣品之間的接觸熱阻,以及樣品的熱導、熱擴散、比熱和熱逸散率。


瞬態熱線法(THW)感測器

THW感測器專門為液體、膏體和細顆粒粉末而設計,其是由一根長40mm的細加熱線(可更換) 組成,搭配Thermtest的特製樣品置具,可以對液體施加背壓,以測量超過沸點的熱導率、熱擴散率和比熱。測量時間通常在極短的時間內完成(1秒),以限制粘稠范圍廣泛的樣品的對流效應。


熱導率與溫度的關系

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由于材料的特殊性,依靠參考資料來預測熱導率或其與溫度的關係可能導致使用的資料不準確。使用NIST(美國國家標準與技術研究所)的《Thermal Conductivity of Selected Materials》(選定材料的熱導率)鋁和石英的參考資料,我們可以看到熱導率隨溫度的變化有很大的差異。由于材料的來源甚廣且差異甚多,故能夠充分展現材料的熱性質至關重要。MP-1結合了強大的溫控系統,從而實現了解各溫度區間下的材料熱特性。

引用: Powell, R.W.,Ho, C.Y.,和Liley, P.E. (1996),《Thermal Conductivity of Selected Materials》(選定材料的熱導率)。美國華盛頓:商務部,國家標準局;由美國政府印刷局文獻總監處出售。第17、99頁。


數據采集軟體

MP-1數據采集軟體(DAQ)從初始設計,對測試的所有方面進行智能控制。可智能地控制所有方面的測試(包含測試方法、實驗參數)和時序安排。MP-1的特點之一是具有整合四個連接埠的切換系統,目的在于同時對多個設備和感測器進行自動化控制,以此大幅提升測試效能。

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        TPS理論認為,溫度上升與時間的非線性部分(即為接觸熱阻)必須去除,因此固有的熱物理計算是奠基在瞬態的線性區域。這可以通過手動移除數據的起始點來完成,直到達到最佳擬合。盡管這是一種合適的方法,但它確實需要有經驗的使用者來降低偏差并實現所需的再現性。

        感測器與樣品之間的接觸熱阻取決于樣品表面的品質。當手動去除接觸熱阻時,會去除少量資料點(步驟1),并重新計算以進行最佳的擬合分析。如果得到的殘留平均偏差可以獲得改善,可以去除更多的數據點(步驟2),并重複計算步驟。


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