L

Thách thức 01: Sự tiếp xúc kém giữa đầu dò và mẫu dẫn đến việc đánh giá thấp giá trị đo

Quan sát. Tính dẫn nhiệt của cùng một mẫu khác nhau hơn 5% giữa hai thử nghiệm (giá chỉ số lặp lại ≤ 3%), và các giá trị đo được đều thấp.Một khoảng cách nhỏ có thể nhìn thấy giữa đầu dò và mẫu.

Nguyên nhân cơ bản. Giả định cơ bản của phương pháp đo TPS là tất cả nhiệt được tạo ra bởi đầu dò được hấp thụ hoàn toàn bởi mẫu.Hoạt động tiếp xúc kém gây ra một phần của nhiệt được dẫn thông qua khoảng trống không khí (khả năng dẫn nhiệt của không khí chỉ 0.026 W/(m·K)); điều này tương đương với việc chèn một lớp kháng nhiệt theo chuỗi giữa đầu dò và mẫu, dẫn đến giá trị dẫn nhiệt đo thấp hơn giá trị thực.Nguyên nhân chính bao gồm bề mặt mẫu không đồng đều, lực kẹp không đủ trên giai đoạn lấy mẫu, hoặc độ dày mẫu không đồng đều, khiến một bên của đầu dò không được hỗ trợ.

Các biện pháp đối phó 1 Xác nhận rằng bề mặt mẫu tương đối phẳng, không có nhô hoặc trầm tích (không cần đánh bóng lớp gương,nhưng bề mặt nên cảm thấy mịn màng và không có vết xước); 2 Điều chỉnh cơ chế kẹp của giai đoạn lấy mẫu để đảm bảo rằng đầu dò được ép đều vào cả hai bên của mẫu; sử dụng một 0.02 mm đo cảm biến để kiểm tra khoảng cách giữa cạnh thăm dò và mẫu (khoảng cách phải quá nhỏ để đo vượt qua); 3 Đối với các mẫu có bề mặt cứng,áp dụng một lớp mỏng cực kỳ của mỡ nhiệt giữa đầu dò và mẫu để lấp đầy khoảng trống vi mô (lưu ý rằng độ dày của lớp mỡ phải là cực kỳ mỏng; nếu không, nó sẽ tự trở thành một lớp kháng nhiệt).

Thách thức 02: Chọn mô hình đầu dò không chính xác dẫn đến hiệu suất tín hiệu không đủ hoặc tăng nhiệt độ quá mức

Quan sát. Khi sử dụng tàu thăm dò số 2 (15 mm) để kiểm tra kim loại dẫn nhiệt cao (ví dụ, đồng tinh khiết, khoảng 400 W/(m·K), tín hiệu phản ứng nhiệt độ cực kỳ yếu,đường cong gắn có tiếng ồn đáng kể, và kết quả lệch hơn 10%. Hoặc, khi sử dụng Probe No.1 (7,5 mm) để thử bọt dẫn nhiệt thấp, nhiệt độ tăng vượt quá giới hạn trên 15 °C,kích hoạt cơ chế bảo vệ.

Nguyên nhân cơ bản. Nguyên tắc cơ bản trong lựa chọn đầu dò là phù hợp: nhiệt phân tán chậm hơn trong vật liệu dẫn nhiệt thấp, vì vậy một đầu dò nhỏ (7.5 mm) có thể tập trung nhiệt và tạo ra một tín hiệu tăng nhiệt độ đủTrong các vật liệu dẫn nhiệt cao, nhiệt phân tán nhanh chóng, đòi hỏi một đầu dò lớn hơn (30 mm) để cung cấp khu vực sưởi ấm và năng lượng đầy đủ.Chọn một đầu dò không phù hợp có thể dẫn đến một tỷ lệ tín hiệu-đồn không đủ hoặc tăng nhiệt độ không kiểm soát được.

Các biện pháp giảm thiểu 1 Trước khi thử nghiệm, ước tính thứ tự lớn của tính dẫn nhiệt của vật liệu: sử dụng Probe No.1 cho các giá trị ≤ 0,1 W/(m·K); Probe No.2 cho các giá trị từ 0,1 đến 50;và không.3 đối với các giá trị> 50; 2 Nếu giá trị không chắc chắn, trước tiên thực hiện phép đo thử nghiệm bằng máy thăm dò số 2 (máy thăm dò phổ quát), sau đó điều chỉnh các thiết lập dựa trên sự gia tăng nhiệt độ và chất lượng tín hiệu;3 Tiếp tục nghiêm ngặt giới hạn công suất tối đa cho mỗi đầu dò (số đầu dò.1: < 0,4 W; Số máy thăm dò2: < 14 W; Số máy thăm dò3: < 7 W) để ngăn ngừa thiệt hại của đầu dò do vượt quá công suất định mức.

Thách thức 03: Sự can thiệp của hiệu ứng ranh giới do kích thước mẫu không đủ

Quan sát. Kết quả xét nghiệm thay đổi theo kích thước mẫu, khi kích thước mẫu được tăng lên, các giá trị đo được tăng và ổn định; đối với các mẫu có kích thước nhỏ, các giá trị đo được thấp hơn một cách hệ thống.

Nguyên nhân gốc. Mô hình toán học cơ bản của phương pháp TPS dựa trên giả định về "trung bình vô hạn":nhiệt được tạo ra bởi đầu dò trong một khoảng thời gian hữu hạn có phạm vi khuếch tán hạn chế; nếu kích thước mẫu không đủ để được coi là "vô hạn", nhiệt phản xạ khi đạt đến ranh giới mẫu,do đó vi phạm các điều kiện ranh giới của mô hình và dẫn đến sự thiên vị đo lườngHướng dẫn sử dụng quy định rằng chiều dài và chiều rộng của mẫu phải ít nhất gấp đôi đường kính của đầu dò; tuy nhiên,kinh nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng hai lần đường kính chỉ là giới hạn dưới.

Các biện pháp giảm thiểu. 1 Tiếp tục tuân thủ các yêu cầu kích thước tối thiểu:1, mẫu phải có kích thước ≥ 15 × 15 mm; đối với đầu dò số2, ≥ 30 × 30 mm; và đối với đầu dò số3, ≥ 60 × 60 mm; 2 Đối với vật liệu có độ dẫn nhiệt cao (chất liệu phân tán nhiệt nhanh chóng),được khuyến cáo rằng kích thước mẫu được tăng lên 3×4 lần đường kính của đầu dò để đáp ứng đầy đủ giả định "không giới hạn"3 Độ dày mẫu cũng rất quan trọng độ dày của mẫu ở một bên của đầu dò phải vượt xa bán kính đầu dò; nếu mẫu quá mỏng, nhiều mẫu có thể được xếp chồng lên nhau.

Thách thức 04: Thiết bị thăm dò chìm hoặc dính bong bóng trong quá trình thử nghiệm mẫu chất lỏng

Hiện tượng. Khi đo độ dẫn nhiệt của một chất lỏng, đầu dò chìm trong chất lỏng do trọng lượng của chính nó, hoặc những bong bóng nhỏ bám vào bề mặt đầu dò,dẫn đến biến động bất thường trong kết quả đo.

Nguyên nhân gốc. Máy thăm dò TPS được thiết kế để được kẹp giữa hai mẫu rắn; khi kiểm tra chất lỏng, máy thăm dò phải chìm trong chất lỏng.Cấu trúc xoắn ốc kim loại của tàu thăm dò có một trọng lượng nhất định và có thể từ từ chìm và thay đổi vị trí trong chất lỏng độ nhớt thấp; lớp cách nhiệt trên bề mặt đầu dò dễ dàng bẫy bong bóng không khí khi chìm trong chất lỏng.chúng tạo ra một lớp kháng nhiệt bổ sung trên bề mặt đầu dò.

Các biện pháp giảm thiểu. 1 Sử dụng một thùng thử nghiệm chất lỏng chuyên dụng và cố định đầu dò ở trung tâm của thùng để ngăn chặn chìm hoặc di dời.ngâm một miếng vải không có bông vào một lượng nhỏ của cùng một loại chất lỏng và làm ẩm bề mặt thăm dò để giảm bám ốc; 3 Sau khi ngâm, cho phép đầu dò đứng trong 30 giây để bong bóng có thể thoát ra tự nhiên, sau đó nhẹ nhàng chạm vào tường thùng để hỗ trợ giải phóng bong bóng; 4 Đối với chất lỏng độ nhớt thấp,thời gian thử nghiệm có thể được kéo dài thích hợp để có được tín hiệu trung bình ổn định hơn.

Thách thức 05: Cấu hình thời gian thử nghiệm không chính xác dẫn đến dư lượng gắn lớn

Quan sát. Khi thời gian thử nghiệm được thiết lập là tối thiểu 5 giây,các dư lượng phù hợp tương đối lớn (đường cong dư lượng không theo một sự phân bố ngẫu nhiên nhưng cho thấy một xu hướng có hệ thống)Sau khi kéo dài đến 60 giây, kết quả được cải thiện đáng kể.

Nguyên nhân gốc. Phương pháp TPS xác định tính dẫn nhiệt bằng cách điều chỉnh đường cong thời gian nhiệt độ. Nếu thời gian thử quá ngắn,Các điểm dữ liệu thu thập không đủ để bao gồm toàn bộ quá trình phân tán nhiệt thoáng quaDo đó, mô hình toán học thiếu đủ dữ liệu trong cửa sổ phù hợp của nó, dẫn đến không hội tụ hoặc hội tụ với một giải pháp không chính xác.Sự phân tán nhiệt có thể mở rộng ra ngoài ranh giới mẫu, do đó vi phạm giả định "vô hạn".

Khuyến nghị 1 Nguyên tắc để thiết lập thời gian thử nghiệm: đối với vật liệu có độ dẫn nhiệt thấp (phân tán nhiệt chậm), đặt thời gian thử nghiệm dài hơn (60~160 giây);Đối với vật liệu dẫn nhiệt cao (phân phối nhiệt nhanh), thiết lập thời gian thử nghiệm ngắn hơn (5-30 giây); 2 Quan sát đường cong dư thừa được cài đặt; các dư thừa nên được phân phối ngẫu nhiên xung quanh không; nếu có xu hướng có hệ thống,điều chỉnh thời gian thử nghiệm và thử lạiKhi thử nghiệm một vật liệu lần đầu tiên,khuyến cáo thực hiện các phép đo so sánh ở 2~3 thời gian thử nghiệm khác nhau và chọn giá trị mà ở đó lượng dư thừa được lắp đặt được giảm thiểu và kết quả đã hội tụ.

Thách thức 06: Tác động của kháng nhiệt tiếp xúc trong các mẫu chồng chéo nhiều lớp đối với độ chính xác đo lường

Quan sát. Khi nhiều mẫu mỏng được xếp chồng lên nhau để đáp ứng các yêu cầu kích thước, các giá trị đo được thấp và khả năng lặp lại kém.lệch càng lớn.

Nguyên nhân gốc. Hướng dẫn sử dụng nói rằng "nếu bề mặt của mẫu được thử là mịn và phẳng và thể hiện sự dính, mẫu có thể được xếp chồng lên nhau".Đặt chồng lên nhau giới thiệu kháng nhiệt tiếp xúc giữa lớpCác khoảng trống không khí vi mô tồn tại giữa mỗi hai lớp, tạo thành một loạt các lớp kháng nhiệt.Phương pháp TPS không bị ảnh hưởng bởi sức đề kháng nhiệt tiếp xúc của probe/sample (đây là lợi thế của nó)Tuy nhiên, kháng nhiệt tiếp xúc giữa các lớp mẫu không thể bị loại bỏ.Giá trị được đo bằng đầu dò là "khả năng dẫn nhiệt tương đương" bao gồm kháng nhiệt giữa các lớp, thấp hơn giá trị nội tại của vật liệu.

Các biện pháp giảm thiểu. 1 Ưu tiên sử dụng một mẫu nguyên vẹn duy nhất đáp ứng các yêu cầu kích thước để tránh xếp chồng lên nhau; 2 Khi xếp chồng lên nhau là cần thiết,chọn các mẫu có bề mặt mịn và phẳng cao, và áp dụng một lớp rất mỏng của mỡ nhiệt giữa các lớp; 3 Số lượng các lớp chồng lên nhau không được vượt quá hai (mỗi bên của đầu dò);4 Xác định các điều kiện thử nghiệm chồng lên nhau trong báo cáo và nói rằng giá trị đo được đại diện cho "sự dẫn nhiệt tương đương bao gồm kháng nhiệt giữa các lớp," thay vì tài sản vật chất nội tại.

Thách thức 07: Kiểm tra sự gia tăng nhiệt độ quá mức gây ra thay đổi tính chất mẫu

Hiện tượng. Khi thử nghiệm các vật liệu nhạy cảm nhiệt (như vật liệu thay đổi pha và hợp kim nóng chảy thấp),làm nóng đầu dò làm cho nhiệt độ địa phương của mẫu vượt quá điểm thay đổi pha hoặc điểm mềm, dẫn đến sự thay đổi về ngoại hình của mẫu trước và sau khi thử nghiệm.

Nguyên nhân gốc. Phương pháp TPS đo phản ứng nhiệt bằng cách gây ra sự gia tăng nhiệt độ thông qua làm nóng đầu dò; hướng dẫn chỉ định rằng sự gia tăng nhiệt độ mẫu phải ≤15 ° C.Đối với các vật liệu lưu trữ năng lượng thay đổi pha (có nhiệt độ thay đổi pha thường dao động từ 20~60°C) hoặc vật liệu có điểm nóng chảy thấp, một sự gia tăng nhiệt độ 15 °C là đủ để kích hoạt thay đổi pha hoặc làm mềm; tại thời điểm này, các tính chất nhiệt của vật liệu đã thay đổi,và kết quả đo không thể hiện độ dẫn nhiệt thực sự của vật liệu ở nhiệt độ mục tiêu.

Các biện pháp giảm thiểu. 1 Giảm công suất sưởi ấm và giữ nhiệt độ tăng trong vòng 2-5 °C (mặc dù tín hiệu sẽ suy yếu, điều này ngăn chặn những thay đổi trong tính chất vật liệu);2 Giảm thời gian thử nghiệm để giảm tổng nhiệt nhập; 3 Đối với vật liệu có nhiệt độ thay đổi pha được biết, thực hiện thử nghiệm ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ thay đổi pha;4 Nếu cần phải đo độ dẫn nhiệt gần nhiệt độ thay đổi pha, sử dụng thiết bị điều khiển nhiệt độ bên ngoài để đặt trước mẫu đến nhiệt độ mục tiêu và sau đó thực hiện thử nghiệm với công suất tối thiểu.

Thách thức 08: Sự bất thường trong thu thập dữ liệu  Thất bại trong giao tiếp trên màn hình cảm ứng hoặc mất dữ liệu

Vấn đề. Sau khi hoàn thành thử nghiệm, màn hình cảm ứng hiển thị "Thất bại liên lạc" hoặc "Thất bại thu thập dữ liệu"; kết quả không thể hiển thị;và các tập tin dữ liệu xuất sang ổ đĩa USB trống hoặc bị hỏng.

Nguyên nhân gốc. Các liên kết truyền thông dữ liệu bao gồm ba giai đoạn: chip thu thập dữ liệu → bộ vi xử lý ARM → màn hình cảm ứng / ổ đĩa flash USB.1 Không tương thích của hệ thống tập tin ổ đĩa flash USB (các thiết bị có khả năng tương thích tốt nhất với định dạng FAT32; exFAT hoặc NTFS có thể gây thất bại ghi); 2 Khối nối không tốt với ổ đĩa flash USB hoặc dung lượng vượt quá giới hạn hỗ trợ của thiết bị;hoặc 3 Sự biến động điện năng trong quá trình thử nghiệm gây ra sự gián đoạn trong việc truyền dữ liệu giữa bộ vi xử lý ARM và chip thu thập dữ liệu.

Các biện pháp giảm thiểu 1 Sử dụng ổ đĩa flash USB dung lượng nhỏ được định dạng theo FAT32 (tốt hơn dưới 8 GB); tránh sử dụng định dạng exFAT hoặc NTFS;2 Đảm bảo rằng ổ đĩa flash USB được chèn đầy đủ và không chạm vào nó trong quá trình thử nghiệm; 3 Nếu kết nối không thành công, không ngay lập tức thử nghiệm lại nguồn điện và khởi động lại thiết bị trước tiên, sau đó kiểm tra xem quá trình tự chẩn đoán hệ thống có hoạt động bình thường hay không;4 Nếu không liên lạc thường xuyên, sử dụng một đồng hồ đa số để kiểm tra sự ổn định của nguồn cung cấp điện AC220V; nếu cần thiết, lắp đặt một bộ điều chỉnh điện áp;5 Liên hệ với nhà sản xuất để có được phiên bản mới nhất của phần mềm thử nghiệm và cập nhật trình điều khiển ổ USB.