瞬態法材料熱物性測量簡介

眾所周知，固體材料的熱導率、熱擴散系數、比熱等熱物理性質，隨著材料，材料的結構、密度、多孔性、導電性、含濕率和溫度的不同而變化。有些材料還與方向有關。對應于不同的材料和不同的試驗條件，測量值會有很大的差異。測量材料的熱物理性質，在科學研究和工程應用上，具有至關重要的意義；熱物性測量與力學測量、電學測量、光學測量等一樣，是物性研究和應用的基本測量技術之一。
材料熱物理性質可以用穩態法或瞬態法進行測量。目前，國內、外主要使用穩態法測量材料的熱導率。有儀器采用瞬態法測量材料的熱擴散系數、熱導率和定壓比熱等熱物理性質。所謂瞬態測量，是指在加熱升溫，或停止加熱后的降溫過程中，實現對材料熱物理性質的測量。瞬態測量不要求恒溫環境，測量系統也無需達到或保持熱平衡狀態。
瞬態法的理想模型為無限大介質中的一維非穩態導熱問題，具體為無限大的熱源在無限大介質中處于初始熱平衡狀態下受到瞬間加熱脈沖而引起的熱傳導過程。瞬態法的測量時間極短。
目前多用的方法有：
熱線法；
平面熱源法：1恒流法，2脈沖法；
熱針法；

熱線法：很多儀器采用了熱線法，具有代表性的是日本的一些儀器。但是熱線法在后期的算法處理上損失的信息比較多，精度很低。
平面熱源法：平面熱源法，是指加熱熱源為一理想平面的片狀物，用于對無限大均勻材料進行加熱測量的方法。對平面熱源的基本要求：一是厚度可以略而不計；二是在有效加熱面積范圍內，單位面積發出的熱量不隨時間變化，即熱源的熱流強度保持均勻、恒定；三是加熱片有效加熱面積與試件的橫截面積相等。用平面熱源法加熱測量時，只要加熱片足夠大，就可以認為熱流只在垂直于熱源平面的方向上傳導。
熱針法：采用圓柱面熱源的熱針，是指將電加熱元件、測溫元件，集合在同一器件上，制成的針狀探測器件。表面上和熱線法很相似，但后期處理上相對熱線法從理論上有很大的不同，精度大為提高。