防护热平板法导热系数测定仪的试验操作步骤

防护热平板法导热系数测定仪的试验操作需严格遵循稳态热流测量原理及相关标准（如 GB/T 10294、ISO 8302），确保热流场稳定、数据准确。以下是详细的试验操作步骤：

一、试验前准备

1、试样准备与处理

1.1尺寸要求：根据仪器夹具规格裁剪试样，通常要求试样为平整片状，面积不小于主热板Y效面积（一般≥100 cm²），厚度需均匀（误差≤±2%），且厚度应覆盖仪器测量范围（如 5~50 mm，具体依仪器型号而定）。1.2表面处理：用砂纸或刀具修整试样表面，Q除毛刺、油污或杂质，确保表面平整光滑（粗糙度≤10 μm），减少接触热阻。1.3状态调节：将试样置于标准环境（如 23±2℃、相对湿度 50±5%）中至少 24 h，直至温度稳定，避免试样内部温度梯度干扰测试。1.4尺寸测量：用精度≥0.01 mm 的游标卡尺或千分尺，在试样不同位置（至少 3 点）测量厚度和面积，取平均值作为计算参数（面积以主热板Y效接触面积为准，若试样面积大于热板，按热板面积计算）。

2、仪器检查与预热

2.1硬件检查：检查仪器电源、电缆连接是否正常；确认冷板冷却系统（如循环水、半导体制冷）工作正常，冷却介质流量 / 温度符合要求；清洁主热板、防护热板及冷板表面，避免残留杂质影响热接触。2.2软件与参数初始化：打开仪器主机和控制软件，检查温度传感器（Pt100）、功率计等模块是否校准（建议定期溯源，校准周期≤1 年）；初始化软件参数，确保显示、数据采集功能正常。2.3仪器预热：开机后先对热板系统预热 30~60 min，使热板、冷板温度趋于稳定，减少初始温度波动对测试的影响。

二、试样安装

1、放置试样：将处理好的试样小心置于冷板Z央，确保试样与冷板W全贴合，无偏移（边缘与热板边缘对齐偏差≤2 mm）；若测试多层材料或组合试样，需保证层间紧密接触，无空气间隙。

2、调节夹持压力：通过机械旋钮或气动装置缓慢施加夹持压力（压力范围通常为 0.02~0.1 MPa，具体依材料硬度而定：软质材料如保温棉取低压力，硬质材料如陶瓷取高压力），确保试样与热板、冷板紧密接触，但避免试样过度压缩变形（厚度压缩量≤5%）。

3、确认防护结构：检查防护热板与主热板的相对位置，确保两者等温区对齐，防护热板温度控制系统正常（可通过软件监控防护热板与主热板温差≤0.5℃），X除主热板侧向热损失。

三、测试参数设置

在控制软件中输入或设置以下关键参数：

1、试样信息：输入试样名称、编号、测量环境温度、试样厚度平均值、接触面积（主热板Y效面积）等基础信息。

2、温度参数：

2.1设定热侧目标温度（主热板温度，Th）和冷侧目标温度（冷板温度，Tc），根据材料导热系数范围选择合适温差（ΔT=Th−Tc）：低导热材料（如保温材料）温差宜为 10~50℃，高导热材料（如金属）温差可适当降低（5~20℃），确保热流稳定且功率测量J准。2.2设定温度平衡阈值（如热板、冷板温度波动≤±0.1℃/h），作为稳态判断依据。

3、稳态判断条件：设置稳态持续时间（如 30 min 内温度波动≤0.05℃，功率波动≤0.5%），确保热流达到稳定一维状态。

四、启动测试与稳态监控

1、启动测试：点击软件 “开始测试" 按钮，仪器自动调节热板加热功率和冷板温度，逐步逼近目标温度。

2、实时监控：通过软件实时观察主热板温度、冷板温度、防护热板温度及加热功率曲线，记录温度上升 / 稳定过程：2.1初始阶段：热板温度快速升至目标值，功率波动较大，需等待温度梯度建立。2.2趋近稳态阶段：温度曲线趋于平缓，功率波动减小，此时需重点监控温差（ΔT）是否稳定。

3、稳态确认：当满足以下条件时，判定达到稳态：

3.1主热板温度Th和冷板温度Tc波动均≤±0.05℃（持续 30 min 以上）。3.2主热板加热功率Q波动≤±0.5%（持续 30 min 以上）。3.3防护热板与主热板温差≤0.2℃，确保无侧向热损失。

五、数据采集与记录

1、达到稳态后，软件自动采集并记录以下数据：

1.1主热板稳定温度Th（℃）、冷板稳定温度Tc（℃），计算温差ΔT=Th−Tc。1.2主热板稳定加热功率Q（W）（扣除热板自身热损失后，部分仪器可自动修正）；1.3试样厚度d（m）、接触面积A（m²）。

2、手动记录或通过软件导出数据，建议连续采集 3 组稳态数据（间隔 10 min），取平均值用于计算，减少随机误差。

六、试验结束与设备清理

1、停止测试：点击软件 “停止测试" 按钮，仪器自动停止加热，关闭热板电源，保持冷却系统运行至热板温度降至室温（≤50℃）。

2、取出试样：待温度降至A全范围后，缓慢释放夹持压力，小心取出试样，避免试样或仪器表面划伤。

3、设备清理：用软布清洁热板、冷板及夹具表面，Q除残留试样碎屑；关闭冷却系统、仪器主机及控制软件，断开电源。

4、试样后处理：记录试样测试后的状态（如是否变形、分层），若需重复测试，需重新进行状态调节。

七、数据处理与报告生成

1、导热系数计算：根据公式计算导热系数λ：

式中：Q为稳态加热功率（W），d为试样厚度（m），A为热接触面积（m²），ΔT为温差（K，与℃数值相同）。

2、结果修正：若仪器未自动修正热损失，需根据校准数据扣除主热板侧向热损失、接触热阻等附加误差（G端仪器通常内置修正算法）。

3、报告生成：整理测试数据，包括试样信息、测试条件（温度、压力）、稳态参数、计算结果等，按标准格式生成报告，注明测试标准（如 GB/T 10294）及仪器型号。

八、注意事项

1、测试过程中避免触碰热板（高温危险），保持实验室环境温度稳定（波动≤±1℃），减少环境干扰。

2、对于高含水率材料，需先烘干或在测试中控制湿度，避免水分蒸发影响热流稳定性。

3、若试样厚度过薄（<5 mm），需使用辅助垫片（如薄铜片）减少接触热阻，或选择小温差测试模式。

九、总结

通过以上步骤，可确保防护热平板法测试的准确性和重复性，为材料导热性能评估提供可靠数据。要想了解更详细的试验操作步骤，可随时联系河北天棋星子检测设备有限公司工作人员。