مراجعة تقنية لمقياس الموصلات الحرارية MY-207: كيف أن طريقة مصدر الحرارة المستوية العابرة قد جلبت قياس الموصلات الحرارية إلى عصر "مستوى 5 ثواني"
معامل الموصلات الحرارية هو الكمية الفيزيائية الأساسية المستخدمة لتحديد أداء الموصلات الحرارية للمواد.أنها تؤثر بشكل مباشر على قرارات المنتجات في مجالات مثل تصميم التبديد الحراري الإلكتروني، وتقييم كفاءة الطاقة في المباني، والبحث والتطوير في المواد الطاقة الجديدة.طريقة الصفيحة المحمية) تتطلب عدة ساعات لإكمال قياس واحد وتفرض متطلبات صارمة على إعداد العينةيستخدم مقياس الموصلات الحرارية MY-207 تكنولوجيا مصدر الحرارة المستوية العابرة (TPS) ، والتي تضغط قياسًا واحدًا إلى 5 × 160 ثانية مع تغطية نطاق واسع للغاية من 0.0001~300 واط/ (((m·K)لذلك يمكن أن يقدم اختبار واحد في نفس الوقت معامل الموصلات الحرارية والانتشار الحراري.إجراءات الاختبار، المقارنات المنهجية، وتحديات التنفيذ العملي.
المعلمات التقنية ونظام المسبار
يمتد نطاق القياس الأساسي لـ MY-207 إلى ستة أوامر من الحجم من المواد العازلة (0.0001 W/ ((m·K)) إلى المعادن الموصلة حراريًا عاليًا (300 W/ ((m·K))المواصفات التقنية الكاملة متوفرة أدناه.
| البنود المتعلقة بالمعيار | المؤهلات | اشرح |
|---|---|---|
| مواصفات الاختبار | 0.0001 ~ 300 واط/ ((m·K) | من المواد العازلة إلى المعادن الموصلة للغاية |
| الدقة | ± 3% | يمكن تحقيقه عند ± 0.5% في ظل الظروف المثلى |
| خطأ التكرار | ≤ 3% | اتساق القياسات المتعددة لنفس العينة |
| وقت القياس | 5×160 ثانية | يمكن تكوينه بناء على خصائص المواد |
| ارتفاع درجة حرارة العينة | ≤ 15 درجة مئوية | اختبار غير مدمر؛ يمكن إعادة استخدام العينات |
| الطاقة الكلية | ≤ 500 واط | |
| المصدر | 220 فولت متردد | |
| نطاق الحرارة | -20°C ~ 200°C | يجب اختيار جهاز تحكم درجة الحرارة الخارجي وتكوينه. |
حل مطابقة المدى من ثلاثة مسبارات
يعتمد تغطية المعدات على نطاق واسع على التطابق المقطعي لثلاثة أنواع من المسبارات. المنطق الأساسي لاختيار المسبار هو كما يلي:استخدام مسبار صغير للمواد ذات التوصيل الحراري المنخفض (الحرارة مركزة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة) واستخدام مسبار كبير للمواد عالية التوصيل الحراري (تنتشر الحرارة بسرعة ، مما يتطلب مساحة تسخين أكبر).
| المسبار | قطرها | المواد المطبقة | متطلبات حجم عينة واحدة | القوة القصوى |
|---|---|---|---|---|
| المسبار رقم1 | 7.5ملم | المواد الرقيقة ذات التوصيل الحراري المنخفض (ألواح العزل الحراري، الرغوة، الخ) | ≥15×15×3.75ملم | < 0.4 واط |
| المسبار رقم2 | 15ملم | الأغراض العامة (البلاستيك، المطاط، الخامات، الخ) | ≥30×30×7.5ملم | < 14 واط |
| المسبار رقم3 | 30ملم | المواد ذات التوصيل الحراري العالي (المعادن والسيراميك، الخ) | ≥60×60×20ملم | < 7W |
[ملاحظة فنية] يتكون مسبار TPS من ورقة رقيقة ذات بنية دوامة مزدوجة،مصنوع من سبيكة موصلة عن طريق الحفر ومطلي بطبقة واقية عازلة مزدوجة الطبقةيعمل المسبار في نفس الوقت كمصدر حرارة ومستشعر درجة حرارة: يعرض معامل المقاومة الحرارية للسبائك علاقة خطية مع درجة الحرارة؛ لذلك،عن طريق قياس التغيرات في المقاومة، يمكن استنتاج تغيرات درجة الحرارة دون الحاجة إلى مستشعر درجة حرارة خارجي. يشكل تصميم "مصدر الحرارة كمستشعر" هذا الابتكار الأساسي لطريقة TPS.
إجراءات الاختبار: من إعداد العينات إلى قراءة البيانات
إجراءات الاختبار الخاصة بـ MY-207 أكثر سهولة بكثير من إجراءات الاختبار التقليدية للطريقة الثابتة.تتكون خطوتها الأساسية من تكوين ساندويتش حيث "يتم الاحتفاظ بعينتين بين مسبار واحد." يتم توفير إجراءات التشغيل الكاملة أدناه
الخطوة 1: اختيار المسبار وإعداد العينة
يتم اختيار نموذج المسبار بناءً على ترتيب الكبر المقدر للقيادة الحرارية.إعداد عينة من حيث الأبعاد التي تلبي المتطلبات المحددة، يجب أن يكون طول وعرض كل منها مرتين على الأقل من قطر المسبار، والتي تكون أسطحها مسطحة نسبيا وسلسة.لا يتطلب أي تلميع أو معالجة خاصة ؛ يكفي أن يكون سطح الصلب السائل سلسًا نسبيًا.عدة عينات رقيقة يمكن أن تتراكم معا لتلبية السماكة المطلوبة.
الخطوة 2: تركيب المسبار وتثبيت العينة
ضع المسبار المحدد بين العينتين لتشكيل تشكيل شطيرة. استخدم آلية ضبط مرحلة العينة لتثبيت العينات.ضمان اتصال سطحي جيد بين المسبار وكلا سطحي العينةتؤثر جودة هذا الاتصال بشكل مباشر على دقة القياس: يجب أن يتم امتصاص الحرارة الناتجة عن المسبار بالكامل من قبل العينات ؛ أي فجوة سوف تسبب فقدان الحرارة وتحيز القياس.
الخطوة الثالثة: تكوين المعلمات واختبار البدء
تعيين قوة التدفئة ومدة الاختبار على شاشة LCD اللون الملموسة. يعتمد تعيين الطاقة على نموذج المسبار وخصائص الموصلة الحرارية للمادة:استخدام طاقة منخفضة للمواد ذات التوصيل الحراري المنخفض (لمنع ارتفاع درجة الحرارة من تجاوز الحد الأعلى لـ 15 درجة مئوية)، واستخدام قوة عالية للمواد عالية الموصلة الحرارية (لضمان إشارة استجابة درجة حرارة كافية). يمكن اختيار مدة الاختبار من 5 إلى 160 ثانية.للمواد ذات التوصيل الحراري المنخفض، تستخدم مدة اختبار أطول عادة للحصول على منحنى استجابة درجة الحرارة الكاملة. بعد بدء التشغيل،ميكرو معالج ARM يتحكم في شريحة اكتساب البيانات لتسجيل مقاومة المسبار بشكل مستمر (i(مثل درجة الحرارة) في الوقت الحقيقي بدقة عالية مع تغيرات عابرة مع مرور الوقت.
الخطوة الرابعة: حساب البيانات وإخراج النتائج
عند الانتهاء من الاختبار ، تقوم الخوارزمية الأساسية بتجهيز نموذج رياضي على بيانات درجة الحرارة الوقت العابرة التي حصل عليها المسبار.استنادا إلى نظرية استجابة درجة الحرارة العابرة لمصدر حرارة القرص الذي يتم تسخينه بخط في وسط لا نهائي، طريقة TPS تسمح بالتحديد المباشر للماثلتين الموصلية الحرارية والانتشار الحراري من خلال تركيب النموذج،دون الحاجة إلى إدخال كثافة العينة (اختلاف عن طريقة الليزر)يتم عرض النتائج على شاشة تعمل باللمس ويمكن أيضا تصديرها عبر واجهة اتصال إلى جهاز كمبيوتر لمعالجة التقارير.
[ملاحظة تقنية] مقارنة مع طريقة الليزر: تقيس طريقة الليزر (طريقة الفلاش) بشكل مباشر الانتشار الحراري والحرارة المحددة.يجب حساب الموصلات الحرارية بعد إدخال كثافة العينة إضافيةعلى النقيض من ذلك ، توفر طريقة TPS التوصيل الحراري مباشرة في خطوة واحدة ، وبالتالي تقلل من مصادر الخطأ التي أدخلتها التحويلات الوسيطة.طريقة الليزر تفرض متطلبات صارمة على تحضير العينة (يجب أن تكون العينة على شكل قرص ولها سمك محدد)في حين أن طريقة TPS لا تفرض أي متطلبات خاصة على شكل العينة.
نظرة عامة على سيناريوهات التطبيق
الـ MY-207 يقدم مجموعة واسعة من مواد الاختبارتغطي كل شيء من المواد الصلبة ذات التوصيل الحراري العالي مثل المعادن والسيراميك إلى مواد العزل الحراري ذات التوصيل الحراري المنخفض مثل البلاستيك الرغوة والصوف المعدنيويمكن أيضا اختبار المسحوقات والجسيمات، فضلا عن السوائل والكولويديات والمواد الشبيهة بالمعجون.
تقييم الأداء الحراري لمواد البناء الموفرة للطاقة
يتم إجراء اختبار الموصلات الحرارية على مواد البناء مثل جدران الاسمنت، الصوف المعدني، أسطوانات الاسمنت/البوليستيرين، الخرسانة السندويش،وألواح مركبة مع ألواح بلاستيكية معززة بالألياف الزجاجية، توفير المعلمات الحرارية اللازمة لتصميم كفاءة استخدام الطاقة في المباني.3 (30 ملم) مناسبة لعينات كبيرة الحجم، مثل الخرسانة
اختيار مواد التغليف الإلكتروني ومواد الواجهة الحرارية
قياس الموصلات الحرارية لمواد الواجهة الحرارية مثل أوراق السيليكون الحرارية والشحوم الحرارية والمواد المتغيرة للمرحلة والوسائد الحرارية.مما يوفر بيانات اختيار المواد لتصميم التبديد الحراري للأجهزة الإلكترونيةتمثل العصا والمواد الثقيلة ميزة فريدة من طريقة TPS ؛ طريقة الليزر وطريقة الصفيحة الوقائية غير مناسبة للتعامل مع العينات في هذا الشكل.
أبحاث وتطوير البوليمرات والمواد المركبة
يتم تمييز الخصائص الحرارية والفيزيائية للمواد مثل مواد البوليمر المنسوجة، والبلاستيك المقوى بالألياف، واللوحات الورقية، والأنسجة،وبالتالي دعم تحسين صياغة المواد وتحسين العملياتالقدرة على الاختبار غير المدمر تعني أنه يمكن إعادة استخدام عينات من نفس المجموعة لاختبارات ميكانيكية لاحقة أو تحليلات أخرى ، مما يقلل من استهلاك العينات.
التحقق من الإدارة الحرارية لمواد الطاقة الجديدة
إجراء تقييمات الموصلات الحرارية للمواد المرتبطة بالطاقة الجديدة، بما في ذلك فاصلات البطارية، ومواد تخزين الطاقة المتغيرة في المرحلة، ومواد طبقة العزل الحراري.مع قدرة قياس الحد الأدنى من 0.0001 W/(m·K) ، يمكن للنظام تلبية متطلبات الاختبار للمواد العازلة للغاية ، مثل شعارات الجيل الهوائي.
مراقبة الجودة للمواد المسحوقة والحبيبية
يتم إجراء قياسات سريعة للقيادة الحرارية على المواد الخام المسحوقة والملءات الحبيبية لمراقبة الجودة خلال دفعات الإنتاج.مدة الاختبار 5 ≈ 160 ثانية تجعل عمليات فحص أخذ العينات في الصف ممكنة؛ مقارنة بدورات القياس التي تستغرق عدة ساعات المطلوبة بواسطة طريقة الحالة الثابتة التقليدية ، يتم زيادة الكفاءة عشرات المرات.
تحديات واختبارات نموذجية وحلولها
على الرغم من أن طريقة TPS تبسط عملية الاختبار ، إلا أن هناك العديد من القضايا التي لا تزال تنشأ في التنفيذ العملي والتي تتطلب التعامل السليم.فيما يلي خطط لثمانية مشاكل شائعة أو تحديات ومواجهاتها المقابلة.
التحدي 01: سوء الاتصال بين المسبار والعينة يؤدي إلى التقليل من قيمة القياس
التردد العاليالملاحظة. التوصيل الحراري لنفس العينة يختلف بأكثر من 5٪ بين اختبارين (مؤشر التكرار ≤ 3٪) ، والقيم المقاسة منخفضة بشكل منهجي.هناك فجوة طفيفة مرئية بين المسبار والعينة.
السبب الجذري. المبدأ الأساسي وراء القياس في طريقة TPS هو أن كل الحرارة التي يولدها المسبار يتم امتصاصها بالكامل من قبل العينة.يسبب الاتصال السيئ جزءا من الحرارة لتقديم من خلال فجوة الهواء (الاستقبال الحراري للهواء هو فقط 0.026 W/(m·K) ؛ هذا يعادل إدخال طبقة مقاومة حرارية في سلسلة بين المسبار والعينة، مما يؤدي إلى قيمة الموصلة الحرارية المقاسة أقل من القيمة الحقيقية.الأسباب الرئيسية تشمل سطح عينة غير متساو، عدم كفاية قوة الضغط على مرحلة العينة، أو سمك عينة غير متساوية، مما يترك جانب واحد من المسبار غير مدعوم.
التدابير المضادة 1 تأكد من أن سطح العينة مسطح نسبياً، بدون ظهور أو انخفاض (لا يلزم التلميع على مستوى المرآة،ولكن يجب أن يكون السطح سلسًا و خاليًا من البقع)2 ضبط آلية إمساك مرحلة العينة لضمان ضغط المسبار بشكل متساو على جانبي العينة.02 ملم مقياس لتحديد الفجوة بين حافة المسبار والعينة (يجب أن تكون الفجوة صغيرة جدًا حتى يتمكن القياس من المرور)3 بالنسبة للعينات ذات الأسطح الصلبة،تطبيق طبقة رقيقة للغاية من الدهون الحرارية بين المسبار والعينة لملء الثغرات المجهرية (لاحظ أن سمك طبقة الدهون يجب أن تكون رقيقة للغاية؛ وإلا، فإنه سوف يصبح نفسه طبقة مقاومة حرارية).
التحدي 02: نتيجة اختيار نموذج المسبار الخاطئ لنقص قوة الإشارة أو ارتفاع درجة الحرارة المفرط
شائعةالملاحظة. عندما تستخدم المسبار رقم 2 (15 ملم) لاختبار المعادن الموصلة حراريًا عالية (مثل النحاس النقي، حوالي 400 واط / (((م.ك)) ، إشارة استجابة درجة الحرارة ضعيفة للغاية،يظهر المنحنى المناسب ضوضاء كبيرة، ويتباين النتيجة بأكثر من 10 ٪ ، بدلاً من ذلك ، عند استخدام المسبار رقم 1 (7.5 ملم) لاختبار الرغوة ذات التوصيل الحراري المنخفض ، يتجاوز ارتفاع درجة الحرارة الحد الأعلى لـ 15 درجة مئوية ،تشغيل آلية الحماية.
السبب الأساسي. المبدأ الأساسي في اختيار المسبار هو المطابقة: الحرارة تنتشر ببطء أكبر في المواد ذات التوصيل الحراري المنخفض، لذلك المسبار الصغير (7.5 ملم) يمكن أن تركز الحرارة وتوليد إشارة ارتفاع درجة الحرارة كافيةفي المواد ذات التوصيل الحراري العالي ، يشتت الحرارة بسرعة ، مما يتطلب مسبارًا أكبر (30 مم) لتوفير مساحة تسخين كافية وطاقة.يمكن أن يؤدي اختيار مسبار غير مناسب إلى عدم كفاية النسبة بين الإشارة والضوضاء أو ارتفاع درجة الحرارة غير المنضبط.
تدابير التخفيف. 1 قبل الاختبار، تقدير ترتيب حجم الموصلات الحرارية للمادة: استخدام المسبار رقم 1 لقيم ≤ 0.1 واط / (((m·K) ؛ المسبار رقم 2 لقيم تتراوح بين 0.1 و 50؛والمسبار رقم.3 بالنسبة للقيم> 50 ؛ 2 إذا كانت القيمة غير مؤكدة ، قم أولاً بإجراء قياس تجريبي باستخدام المسبار رقم 2 (المسبار العالمي) ، ثم قم بتعديل الإعدادات بناءً على ارتفاع درجة الحرارة وجودة الإشارة.3 لاحظ بدقة الحد الأقصى للطاقة لكل مسبار.1: <0.4 W؛ رقم المسبار2: <14 W؛ رقم المسبار3: < 7 واط) لمنع تلف المسبار الناجم عن تجاوز الطاقة القياسية.
التحدي 03: تداخل تأثير الحدود الناجم عن عدم كفاية حجم العينة
التردد العاليملاحظة. نتائج الاختبار تختلف مع حجم العينة. عندما يزيد حجم العينة، ترتفع القيم المقاسة وتستقر. بالنسبة للعينات الصغيرة، تكون القيم المقاسة أقل بشكل منهجي.
السبب الجذري. النموذج الرياضي وراء طريقة TPS مبني على افتراض "متوسط لا نهائي":الحرارة التي ينتجها المسبار خلال فترة زمنية محدودة لديها نطاق انتشار محدودإذا لم يكن حجم العينة كافياً ليتم اعتباره "لا نهائي" ، فإن الحرارة تعكس عند الوصول إلى حدود العينة ،مما ينتهك ظروف الحدود للنموذج ويؤدي إلى تحيز القياسيحدد دليل الإرشادات أن طول العينة وعرضها يجب أن يكونان ضعف قطر المسبار على الأقل؛ ومع ذلك،لقد أظهرت التجربة العملية أن ضعف القطر هو مجرد الحد الأدنى.
تدابير التخفيف. 1 التمسك بدقة مع الحد الأدنى لمتطلبات الحجم:1، يجب أن تكون العينة ≥ 15 × 15 ملم؛ بالنسبة لعدد المسبار.2، ≥30×30 ملم؛ وللمسبار رقم3، ≥ 60 × 60 ملم ؛ 2 للمواد ذات الموصلات الحرارية العالية (التي تهدر الحرارة بسرعة) ،يوصى بزيادة حجم العينة إلى 3 × 4 أضعاف قطر المسبار لتلبية افتراض "اللامتناهي" بالكامل؛ 3 سمك العينة هو أيضا حاسمة؛ يجب أن تتجاوز سمك العينة على جانب واحد من المسبار نصف قطر المسبار؛ إذا كانت العينة رقيقة جدا، يمكن أن تكون عدة عينات مكدسة معا.
التحدي 04: غرق المسبار أو الالتصاق بالفقاعات أثناء اختبار عينات السائل
صعبالظاهرة. عند قياس التوصيل الحراري للسائل، الغوص في السائل بسبب وزنه الخاص، أو فقاعات صغيرة تلتصق بسطح المسبار،مما يؤدي إلى تقلبات غير طبيعية في نتائج القياس.
السبب الأساسي: تم تصميم مسبار TPS ليتم ضمه بين عينة صلبة، عند اختبار سائل، يجب أن يغرق المسبار في السائل.الهيكل الحلزوني الحلزوني للمسبار لديه وزن معين ويمكن أن يغرق ببطء وتغيير الموقف في السوائل منخفضة اللزوجة؛ الطبقة العازلة على سطح المسبار تسقط بسهولة فقاعات الهواء عند غمرها في السائل.أنها تخلق بشكل فعال طبقة مقاومة حرارية إضافية على سطح المسبار.
تدابير التخفيف. 1 استخدم حاوية اختبار سائل مخصصة وأثبت المسبار في وسط الحاوية لمنع الغرق أو التنقل.غمر قطعة قماش خالية من القشرة في كمية صغيرة من نفس النوع من السائل وتبلل سطح المسبار للحد من تماسك الفقاعات3 بعد الغمر ، دع المسبار يقف لمدة 30 ثانية حتى تتمكن الفقاعات من الخروج بشكل طبيعي ، ثم اضغط بلطف على جدار الحاوية للمساعدة في إطلاق الفقاعات.يمكن تمديد وقت الاختبار بشكل مناسب للحصول على إشارة متوسطة أكثر استقراراً.
التحدي 05: التكوين الخاطئ لفترة الاختبار يؤدي إلى بقايا كبيرة في التركيب
صعبالملاحظة. عندما يتم تعيين مدة الاختبار إلى 5 ثوانٍ كحد أدنى،بقايا الارتباط كبيرة نسبياً (لا يتبع منحنى البقايا توزيعًا عشوائيًا ولكنه يظهر اتجاهًا منهجيًا)، مما يؤدي إلى بيانات عدم استقرار الموصلات الحرارية. بعد تمديد المدة إلى 60 ثانية ، تتحسن النتائج بشكل ملحوظ.
السبب الجذري. طريقة TPS تحدد الموصلات الحرارية عن طريق تثبيت منحنى درجة الحرارة/الوقت.نقاط البيانات التي تم جمعها غير كافية لتغطية عملية انتشار الحرارة العابرة بالكامل؛ ونتيجة لذلك، النموذج الرياضي يفتقر إلى بيانات كافية في نافذة التركيب، مما يؤدي إلى عدم التقارب أو التقارب إلى حل غير صحيح.يمكن أن يمتد انتشار الحرارة خارج حدود العينة، وبالتالي ينتهك افتراض "لا نهائي".
التوصيات. 1 مبدأ تحديد مدة الاختبار: للمواد ذات التوصيل الحراري المنخفض (انتشار الحرارة البطيء) ، حدد مدة الاختبار أطول (60-160 ثانية).للمواد ذات الموصلات الحرارية العالية (انتشار الحرارة السريع)، حدد مدة اختبار أقصر (5~30 ثانية) ؛ 2 لاحظ منحنى المخلفات المثبتة يجب توزيع المخلفات عشوائيا حول الصفر؛ إذا كان هناك اتجاه منهجي،ضبط مدة الاختبار وإعادة الاختبارعند اختبار مادة للمرة الأولى،يُنصح بإجراء قياسات مقارنة في مدة اختبار مختلفة 2~3 واختيار القيمة التي يتم فيها تقليل البقية المثبتة والنتائج تتقارب.
التحدي 06: تأثير المقاومة الحرارية للاتصال في العينات المتداخلة متعددة الطبقات على دقة القياس
التردد العاليالملاحظة. عندما يتم تجميع عدة عينات رقيقة لتلبية متطلبات الأبعاد، تكون القيم المقاسة منخفضة ويمكن تكرارها بشكل ضعيف. كلما زاد عدد الطبقات المتراكمة،كلما زاد الانحراف.
السبب الأساسي. يذكر دليل التعليمات أنه "إذا كان سطح العينة التي يتم اختبارها سلسًا وسطحًا ويظهر الالتصاق ، فيمكن تجميع العينة"التراص يقدم مقاومة حرارية للاتصال بين الطبقاتهناك فجوات جوية مجهرية بين كل طبقتين، وتشكل سلسلة من طبقات المقاومة الحرارية.طريقة TPS نفسها لا تتأثر بمقاومة الحرارية لملامسة المسبار العينة (هذه ميزتها)ومع ذلك، لا يمكن القضاء على المقاومة الحرارية للاتصال بين طبقات العينة.القيمة المقاسة بواسطة المسبار هي "الاستقبال الحراري المكافئ" بما في ذلك المقاومة الحرارية بين الطبقات، وهو أقل من القيمة الجوهرية للمادة.
تدابير التخفيف. 1 إعطاء الأولوية لاستخدام عينة واحدة سليمة تلبي متطلبات الأبعاد لتجنب التراكم. 2 عندما يكون التراكم ضروريًا،اختيار عينات ذات أسطح ناعمة ومسطحة عالية3 يجب ألا يتجاوز عدد الطبقات المتراكمة اثنين (على كل جانب من جانب المسبار)4 تحديد ظروف اختبار التراص في التقرير وذكر أن القيمة المقاسة تمثل "الاستقبال الحراري المكافئ بما في ذلك المقاومة الحرارية بين الطبقات"بدلاً من الملكية المادية الجوهرية.
التحدي 07: اختبار ارتفاع درجة الحرارة المفرط الذي يسبب تغييرات في خصائص العينة
صعبالظاهرة. عند اختبار المواد الحساسة حراريا (مثل مواد تغيير المراحل والسبائك منخفضة نقطة الذابة)تسخين المسبار يسبب ارتفاع درجة حرارة العينة المحلية فوق نقطة تغيير المرحلة أو نقطة الترطيب، مما يؤدي إلى تغيير في مظهر العينة قبل وبعد الاختبار.
السبب الأساسي. تقيس طريقة TPS الاستجابة الحرارية عن طريق إحداث ارتفاع في درجة الحرارة من خلال تسخين المسبار. تحدد التعليمات أن ارتفاع درجة حرارة العينة يجب أن يكون ≤15 °C.لمواد تخزين الطاقة ذات التغير في المرحلة (والتي تتراوح درجات حرارة تغير المرحلة عادة بين 20 و60 درجة مئوية) أو مواد ذات نقطة انصهار منخفضة، زيادة في درجة الحرارة بنسبة 15 درجة مئوية كافية لتشغيل تغيير المرحلة أو ترقية؛ في هذه المرحلة تغيرت الخصائص الحرارية للمادة نفسها.ونتائج القياس لا تمثل الموصلات الحرارية الحقيقية للمادة عند درجة الحرارة المستهدفة.
تدابير التخفيف. 1 خفض قوة التسخين والحفاظ على ارتفاع درجة الحرارة ضمن 2-5 درجة مئوية (على الرغم من أن الإشارة سوف تضعف، وهذا يمنع التغييرات في خصائص المواد).2 اختصار مدة الاختبار لتقليل الحرارة الإجمالية؛ 3 بالنسبة للمواد ذات درجة حرارة معروفة لتغير المرحلة، إجراء الاختبار في درجة حرارة أقل بكثير من درجة حرارة تغير المرحلة.4 إذا كان هناك حاجة لقياس الموصلات الحرارية بالقرب من درجة حرارة تغيير المرحلة، استخدم جهاز تحكم درجة الحرارة الخارجي لضبط العينة إلى درجة الحرارة المستهدفة ثم إجراء الاختبار عند الحد الأدنى من الطاقة.
التحدي 08: خلل في اكتساب البيانات فشل الاتصال على شاشة اللمس أو فقدان البيانات
شائعةالمشكلة. بعد الانتهاء من الاختبار، تظهر الشاشة اللمسية "فشل الاتصال" أو "شذوذ في اكتساب البيانات"؛ لا يمكن عرض النتائج.وملفات البيانات المصدرة إلى محرك أقراص USB فارغة أو تالفة.
السبب الأساسي. تتضمن روابط اتصالات البيانات ثلاث مراحل: رقاقة استيعاب البيانات → ميكرو معالج ARM → شاشة لمسة / محرك فلاش USB. قد تنشأ فشل الاتصالات من:1 عدم التوافق بين نظام ملفات محرك الأقراص الفلاش USB (الأجهزة لديها أفضل التوافق مع تنسيق FAT32؛ exFAT أو NTFS قد يسبب فشل الكتابة ؛ 2 اتصال سيء في محرك الأقراص الفلاش USB أو سعة تتجاوز الحد المدعوم للجهاز ؛أو 3 تقلبات الطاقة أثناء الاختبار تسبب انقطاعًا في نقل البيانات بين ميكرو معالج ARM وشريحة جمع البيانات.
تدابير التخفيف. 1 استخدم محرك أقراص فلاش USB ذو سعة صغيرة تمت تنسيقه في FAT32 (يفضل أن يكون أقل من 8 GB) ؛ تجنب استخدام تنسيقات exFAT أو NTFS.2 تأكد من أن محرك الأقراص المتنقلة USB يتم إدخالها بالكامل ولا تلمسها أثناء الاختبارإذا فشل الاتصال، لا تستمر في إيقاف تشغيل الجهاز فوراً وإعادة تشغيله أولاً، ثم تحقق مما إذا كانت عملية التشخيص الذاتي للنظام تعمل بشكل طبيعي.4 إذا حدثت فشل في التواصل بشكل متكرر، استخدم عدداً متعدداً للتحقق من استقرار مصدر الطاقة AC220V؛ إذا لزم الأمر، قم بتثبيت جهاز تنظيم الجهد.5 اتصل بالشركة المصنعة للحصول على أحدث إصدار من البرمجيات التجريبية وتحديث سائق محرك الأقراص USB.
- 5 - المقارنة بين طريقة TPS وأساليب اختبار الموصلات الحرارية الأخرى
من أجل تقييم المزايا التقنية لمنهج TPS بشكل موضوعي ، يتم مقارنته أدناه مع ثلاث طرق اختبار الموصلات الحرارية السائدة.
| بعد المقارنة | طريقة TPS (هذه الوحدة) | طريقة الليزر | طريقة الخط الساخن | طريقة اللوحة المحمية |
|---|---|---|---|---|
| مبدأ القياس | حالة غير مستقرة | حالة غير مستقرة | حالة غير مستقرة | الحالة الثابتة |
| الحصول على المعلمات | التوصيل الحراري + الانتشار الحراري | الانتشار الحراري + القدرة الحرارية الخاصة | التوصيل الحراري | التوصيل الحراري |
| نطاق التطبيق | صلب/سائل/ مسحوق/عصا/جل/جسيمات | صلبة فقط | صلب/سائل | صلبة فقط |
| إعداد العينة | لا توجد متطلبات خاصة | إعداد عينة معقدة | تطبق متطلبات خاصة | حجم كبير |
| دقة مثالية | ± 0.5% | ± 10% | ± 5% | ± 3% |
| نطاق التوصيل الحراري | 0.005 ~ 300 | 10~500 | 0.005~10 | 0.005~5 |
| وقت الاختبار | 5×160 ثانية | بضع دقائق | عدة عشرات من الدقائق | عدة ساعات |
[ملاحظة فنية] تقدم طريقة TPS مزايا شاملة عبر ثلاثة أبعاد: نطاق التطبيق (التغطية الكاملة للمواد الصلبة والسوائل والمساحيق والمعجون واللصاقات والجسيمات).صعوبة إعداد العينة (لا توجد متطلبات خاصة)ومدة الاختبار (5-160 ثانية) ، والقيود الوحيدة هي أن قياس المواد ذات الموصلات الحرارية العالية للغاية (> 300 واط / (((m·K)) ، مثل النحاس النقي والماس ،يتطلب مكملات مع طريقة الليزربالنسبة للمواد الهندسية التقليدية (0.005 ~ 300 واط / (((m · K)) ، ومع ذلك ، فإن طريقة TPS لا تزال الخيار الأمثل بشكل عام.
نتيجة المراجعة
يستند مقياس الموصلات الحرارية MY-207 إلى تكنولوجيا مصدر الحرارة المستوية العابرة TPS. وهو يحقق دقة قياس تبلغ ± 3 ٪ (أفضل ± 0.5 ٪) عبر نطاق واسع من 0.0001 ٪ 300 W / ((m·K) ؛اختبار واحد يتطلب فقط 5~160 ثانيةلا يفرض أي متطلبات خاصة على هندسة العينة، وهو غير مدمر ويمكن تكراره.يشكل نظام المسح الثلاثي وتصميم المسح المزدوج الحلزوني الأساس التقني لتغطيته واسعة النطاقفي التشغيل العملي، واختيار المسبار المناسب ومطابقة، وأبعاد العينة التي تلبي افتراض "غير محدودة"، وضمان جودة الاتصال،وتكون أوقات الاختبار المحددة بشكل صحيح هي نقاط التحكم الأربعة الرئيسية لضمان موثوقية البياناتبالنسبة لأشكال العينات التي يصعب التعامل معها باستخدام الطرق التقليدية، مثل المعجونات والكولويديات والسوائل والمساحيق، تقدم طريقة TPS ميزة لا يمكن استبدالها من حيث التطبيق.