LFA447 接触热阻计算
LFA447 接触热阻计算
2. 将导入的数据载入分析界面，当出现提示进行多层模式计算的对话框时可跳过不计算（点 击“否”。此处的计算为根据已知层来计算未知层的热扩散系数，因现在两层事实上均为已 知，实验目的是为了得到两层之间的接触热阻，再做“未知层”的计算并无意义）：
3. 点击“测量”>“计算接触热阻”
在出现的对话框中选择基线类型（推荐“线性”，具体请参考“LFA 数据分析向导”），“强 制重新计算”选不选都没关系，随后点击“确定”：
个已知层和一个未知层，此处可将任意一层作为未知层（diffusivity 留空）处理。 随后编辑温度程序，设定 amplifier、duration 等参数并进行测试：
三、分析计算 1. 在 LFA 数据库中导入测量得到的 LFA447 数据文件。在出பைடு நூலகம்的材料设定对话框中对各层 材料的比热与热扩散系数进行链接设定。对于接触热阻的计算，需要上下两层的热扩散系数 均为已知（均需链接相应的热扩散系数表）。若测试温度较高，因样品膨胀而导致的厚度与 密度变化不可忽略，则还需链接线膨胀系数表。
关于双层模式测量、计算模型选择（“双层热损耗+脉冲修正+接触热阻”）以及附加接触热 阻数据／曲线的调出参见“LFA447 双层样品测量与数据分析”。 事实上，在计算得到未知层的热扩散系数、并将计算结果使用“工具”>“保存热扩散系 数表”导出并链接到材料属性之中后，还可将该样品作为两层均为已知的情况处理、即使用 “测量”>“计算接触热阻”重新计算接触热阻（由于此时上下两层均为已知层，计算值 会比“附加接触热阻”更精确一些）。计算完成后在“信号与曲线”对话框中会多出一项“接 触热阻”：
可在此对话框中切换常规数据（α、Cp、λ）、附加接触热阻与接触热阻的显示（后两项均 需在其他各项全部取消选择后方可选中）。
空间相机接触热阻的计算
空间相机接触热阻的计算黄涛;吴清文;梁九生;余飞;黎明【摘要】为了解决空间相机接触热阻难以确定的问题,从接触面传导和辐射换热的角度考虑,给出了其接触热阻的计算方法.根据空间相机的材料,加工、装配及其特殊运行环境,得到一个合理的接触系数范围.以空间相机的正视相机为例,对其结构进行合理的简化,利用I-DEAS/TMG热分析模块建立有限元模型,仿真计算了低温稳态平衡工况,考察了热阻波动对温度分布的影响.正视相机热分析计算结果和热环境模拟实验数据较为吻合,最大偏差为0.45℃.研究结果表明,该接触热阻汁算方法合理,可以预测太空环境中干接触的精密加工表面间的接触热阻.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2009(002)004【总页数】6页(P334-339)【关键词】空间相机;热仿真;接触热阻;模拟实验【作者】黄涛;吴清文;梁九生;余飞;黎明【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春130033;中国科学院,研究生院,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春130033;中国科学院,研究生院,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春130033;中国科学院,研究生院,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春130033;中国科学院,研究生院,北京100039【正文语种】中文【中图分类】V447.3自从前苏联科学家Kapit研究低温下液氮和固体表面间的热阻以来，人们已对固体表面间的接触热阻进行了广泛的研究［1，2］。
当热流通过固体接触面时，会受到一个由于接触而引起的附加阻力，即接触热阻，接触热阻一般通过实验测定温度和热流量间接获得。
鉴于实验测量的局限性，人们一直在探求易于使用的理论方法或半经验公式［3］。
在理论研究中，对接触热阻的宏观研究比较多，如研究温度、接触压力、接触表面粗糙度、热流方向、分热阻等对接触热阻的影响［4，5］，其中基于粗糙度理论的接触热阻计算方法得到了广泛的认可［6］。
电子元件接触热阻详述(米克)
图3(b)中这个物体的热阻该怎么定义呢？哪一点 如对一根电线，L 是长度，A 是截面积，ρ 是电阻率， 的温度是T ？用多大的Q ？是总的Q 还是从T 流到T 2 2 2 它与物质本身的特性有关。请注意，上面所示的简单 的Q 呢？怎么测量呢？ 公式告诉我们，不用担心在通过导线的时候电流会流 这样一个简单的问题就阻止了人们用热阻来度量 向周围环境中而损失掉。末端的电流等于始端的电流， 传热吗？不，没有。如果你知道怎么使用热阻这个概 因为空气是极其不良的导电体。 念，他仍然是很有用的性能参数。 现在，让我们来看一下一维导热问题： T1 − T2 T1 − T2 T 1 − T2 = = L L/KA Rth 高的热阻是好还是不好呢？问题的答案要依赖于 你是想要散出热量还是想保存热量。如果你想通过散 Qcond = KA (1) 热来保持物体“凉爽” ，就需要低热阻。如果你想保存 你有的热量，你就需要高热阻。我希望我家的墙壁有 非常高的热阻，这样我就能保存热量。然而，如果我
(4) 阻存在。芯片用某类环氧物贴在引线框上。在此我们 假设结是理想地贴在芯片和引线框上。如果结点和引 这就意味着，例如如果我们关心一个电子元器件 线框接触面积比引线框的面积小的话，热散过程还存 的散热问题，在热量能够到达环境之前，必须克服至 在另一个接触热阻。从引线框，热不得不首先进入外 少两个热阻。第一个热阻是从发热部位到器件表面， 壳，然后转弯，进入引线。一路上，引线和外壳之间 第二个热阻是从表面到环境。当我们使用更高导热系 存在热传递（因为外壳急切的希望自己能与外界环境 数的材料时，我们只解决了第一个热阻。为了减小第 进行热交换） 。一旦引线走出封装，他就暴露在周围环 二个热阻，我们必须处理h。这里不再深入讨论，我们 境中并进行自己的热交换。从而热进入电路板并在与 将在其他独立的教程来介绍。 板周围环境进行热交换的时候沿板扩散。
LFA447 测量向导
其中需要设置的是 Detector Type、Furnace Type 与 Cooler Type 三项，根据当前仪器配置来设定： Detector Type：检测器类型，包括 MCT、InSb、TEC 三项，一般均为 InSb Furnace Type：NanoFlash RT、200、300，根据仪器的温度范围来设定 Cooler Type：No Cooler 与 Cooler Present，配有水浴的话请选 Cooler Present (2). “Measurement”“Parameters ”中的设置界面如下：
参数设置实例见下图：
9. 编辑测试程序完毕，点击 Control（测试控制）栏中的“开始测量”按钮进行测试。如下图：
其中信息显示栏用来显示当前 shot 已进行至哪一阶段； “强迫测量”按钮平时隐藏，在温度调整与平 衡段会出现，通过点击该按钮可跳过温度调整与平衡过程，强迫开始测量。 10. 测量后数据文件以“*.dat”形式自动保存于 ngbwin\ta\nanoflash\files 路径下，文件名为一串自动 生成的八位数字。为便于数据分类管理，可将其拷贝至其它路径，并将其文件名修改为“样品名 称.dat”的形式。随后即可在 LFA 分析软件中导入并进行计算分析。
例如现有 pyroceramic（1#位）与 graphite（2#位）两个样品，分别测试其在 25℃、50℃、100℃、150 ℃与 200℃下的热扩散系数，每个温度点上打三个 shot 取平均，则先点击 了如下择样品，Temp 中输入闪射点的温度、Steps 中输入温度台阶数、Inc 中输入 各温度点之间的温差、Shots 中输入每一温度点上重复测试的 shot（闪射点）数，Delay 中输入每个 shot 结束后额外的延迟时间（一般设 0 即可） 。例中先选择 1#样品，在 Shots 中输入 3，点击 退出；再次点击 击 退出，则温度程序列表变为： 按钮 进入后，在 Temp 中输入 50，Steps 中输入 4，Inc 中输入 50，Shots 中输入 3，点
接触热阻
接触热阻
定义
复合系统中，在不同材料的交界面上，普遍认为接触面两侧保持同一温度，即假定两层壁面之间保持了良好的接触。
然而，实际上，两个表面上的温度是不相同的，也就是说存在着温度降。
这个温度降是因为存在着接触热阻的结果。
对于单位面积的交界面，接触热阻可以定义如下：
文字表述为：接触热阻等于两个交界表面温度之差除以热流密度。
接触热阻单位是：
产生原因
交界面上接触热阻的存在主要是由于表面粗糙度的影响。
接触部位之间普遍存在着空隙，在多数工程实践中，间隙中充满着空气。
因此传热是借通过接触间隙的传导和/或者辐射、对流实现的。
接触热阻可以看作是两个并联的热阻：1，来自于接触面积部位产生；2，由间隙产生。
接触面积通常很小，特别是粗糙的表面，其主要作用的是间隙所产生的热阻。
稳态法导热系数测量仪的设计改进
文章编号 :167226987 (2009) 0420353204稳态法导热系数测量仪的设计改进段占立 , 马连湘 3( 青岛科技大学 机电工程学院 , 山东 青岛 266061)摘 要 : 根据稳态法测量导热系数原理 ,改进了稳态法导热系数测量仪 (导热仪) 的设计 , 利用单片机控制技术实现了实验过程的可控性 。
以方型和圆型橡胶试样测量其导热系 数 ,并将实验数据与利用耐驰公司导热仪 (L FA 447) 在相同条件下测量的数据进行比对 。
结果表明 ,在测量温度小于 60 ℃的情况下 ,耐驰公司导热仪的测量误差小于 1 % ,改进导 热仪测量误差小于 21 58 % 。
关键词 : 导热系数测量仪 ; 单片机控制技术 ; 稳态法测量 中图分类号 : T K 311 ; T H 811文献标识码 : AThe Design and Improvement of the Therm al Conduct i vity Mea s urement Instrument B a sed on Stea dy 2state Met h odD UA N Z han 2l i , MA L i an 2xiang( College of Elect ro mecha n ical Engi neeri ng , Qi ngdao U ni ver s it y of Sci ence a nd Technolo gy , Qi ngdao 266061 ,Chi na )Abstract : The t h e r mal co n ductivit y mea s ure m e n t i n s t r u me n t wa s de s i g ne d a n d i mp ro v ed acco r d i n g to t h e p r i n cip l e of t h e st e a d y 2st a t e t e ch n ique . The mea s uri n g accuracy a n d co n ve n ie n ce were e n h a n ced beca u s e t h e M CU ( Microchip unit ) co n t rolli n g t e ch n olo g y wa s utilized to realize t h e co n t r ollabilit y of t h e ex perimental p r ocess. The t h erm al co n ductivit y of t h e ci rcula r a n d t h e rect a n gle sa m p l e s wa s mea s ured a n d co m p a r ed wit h t h e e xp e r i 2 me n t a l dat a mea s ure d by t h e app a r at u s of t h e t h e r mal co n ductivit y ( L FA 447 ) ma d e by N E T C H C o mp a n y i n G er ma n y under t h e sa me e xp e r i me n t a l co n ditio n s . The re s ult s i n dicat e t h at t h e app a r at u s i s a b le to mea s ure t h e r mal co n ductivit y a n d t h e er ro r of t h e app a r at u s ma d e by N E T C H C o mp a n y a n d t h e i mp ro v e d app a r at u s i s le s s t h a n 1 % a n d 21 58 % , re s p e ctivel y , w h e n t h e mea s ured t e m p e rat u re i s le s s t h a n 60 ℃。
LFA 原理与测试
闪光导热仪LFA原理与测试一、概述材料的导热性能测试方法众多，大体可分为稳态法与瞬态法两大类。
其中稳态法（包括热流法、保护热流法、热板法等）根据Fourier方程直接测量导热系数，但温度范围与导热系数范围较窄，主要适用于在中等温度下测量中低导热系数材料。
瞬态法则应用范围较为宽广，尤其适合于高导热系数材料以及高温下的测试，其中发展最快、最具代表性、得到国际热物理学界普遍承认的方法是闪光法（Flash Method，有时也称为激光法，激光闪射法）。
闪光法所要求的样品尺寸较小，测量范围宽广，可测量除绝热材料以外的绝大部分材料，特别适合于中高导热系数材料的测量。
除常规的固体片状材料测试外，通过使用合适的夹具或样品容器并选用合适的热学计算模型，还可测量诸如液体、粉末、纤维、薄膜、熔融金属、基体上的涂层、多层复合材料、各向异性材料等特殊样品的热传导性能。
闪光法相关测量标准：ASTM E1461：Standard Test Method for Thermal Diffusivity of Solids by the Flash MethodDIN EN821DIN30905二、原理闪光法直接测量的是材料的热扩散系数，其基本原理示意如下：图中在一定的设定温度T（由炉体控制的恒温条件）下，由激光源或闪光氙灯在瞬间发射一束光脉冲，均匀照射在样品下表面，使其表层吸收光能后温度瞬时升高，并作为热端将能量以一维热传导方式向冷端（上表面）传播。
使用红外检测器连续测量样品上表面中心部位的相应温升过程，得到类似于下图的温度（检测器信号）升高对时间的关系曲线：在理想情况下，光脉冲宽度接近于无限小，热量在样品内部的传导过程为理想的由下表面至上表面的一维传热、不存在横向热流，外部测量环境则为理想的绝热条件、不存在热损耗（此时样品上表面温度升高至图中的顶点后将保持恒定的水平线），则通过计量图中所示的半升温时间t50（定义为在接受光脉冲照射后样品上表面温度（检测器信号）升高到最大值的一半所需的时间，或称t1/2），由下式：α=0.1388*d2/t50（d:样品的厚度）即可得到样品在温度T下的热扩散系数α。
LFA比热测试与导热系数计算
LFA447 比热与导热系数计算方法1.在Nanoflash 测试程序中使用相同的温度程序分别对标准（参比）样品与待测样品进行测试。
测试注意点：a. 样品与参比的表面形状与尺寸原则上尽量一致。
b. 样品与参比的厚度尽量接近。
c 样品与参比在热物性、特别是热扩散系数方面相差不太大。
d. 样品表面光滑。
e. 为保证样品与参比表面的光学特性一致，通常建议对样品与参比同时进行石墨喷覆（正反面均需喷覆）f. 样品与参比放入支架后，加上相同规格的遮光片（进一步确保两者采样面积的一致）2. 打开LFA Proteus 分析软件，在数据库管理窗口中使用“数据库”菜单下的“导入LFA447文件”功能，依次导入参比与样品的测量数据。
这里需要注意的是导入参比数据时需要链接相关的标准比热表。
即在出现下图所示的对话框时点击“对应表…”：在其后出现的对话框中选择“增加” “从标准文件…”随后出现如下界面，选择参比所对应的标准比热表。
打开文件后出现如下界面，点击“保存”：出现如下对话框，在新链接的比热表左侧打勾（原先默认的比热表可以删除），点击“关闭”：再在“材料定义”对话框中点击“完成”，即完成数据的导入工作。
3. 使用数据库管理窗口的“载入分析窗口”功能，分别将参比与样品的原始数据装载到同一分析窗口中。
如下图所示。
若样品尚未进行计算，在载入过程中软件会提示选择模型进行计算。
此时选择合适的模型，进行计算即可。
（详见《LFA数据分析向导》）4. 点击“测量”菜单下的“计算比热”, 在出现的“选择用于比热计算的测量”对话框中将已知比热值的标准样品选为“参比”，未知样品选为“样品”：点击“确定”，计算得到的样品比热值即出现在分析窗口中：选中任一比热数据点，点击“工具”菜单中的“保存比热表从”,右侧会出现两个选项：其中“原始平均值”是将原始的计算平均值导出为比热表。
“拟合曲线数值”是将拟合曲线的结果导出为比热表（曲线拟合详见《LFA数据分析向导》），相比原始值而言多了一层类似于“平滑”的滤除扰动与误差的作用。
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随后即在“结果”窗口中出现接触热阻的数据点，或对于多温度点测试出现类似下图的接触 热阻随温度的变化曲线：
点击“结果”>“打印图谱”，可打印结果窗口中的图谱；点击“结果”>“打印测量报告”， 可打印测量报告。
附：附加接触热阻 对于 LFA 双层复合材料的测试，若其中一层为未知层（热扩散系数未知，厚度、密度、比 热等其他参数仍需为已知），则通过双层模式测试并选用“双层热损耗+脉冲修正+接触热阻” 特定模型进行计算，除得到未知层的热扩散系数以外，还可计算得到两层之间的接触热阻（软 件中称其为“附加接触热阻”（combined contact resistance），意为与热扩散系数同时计算得 到的接触热阻，以与单独的接触热阻计算作区分）。
可在此对话框中切换常规数据（α、Cp、λ）、附加接触热阻与接触热阻的显示（后两项均 需在其他各项全部取消选择后方可选中）。
耐驰仪器（上海）有限公司 应用实验室 徐梁
2006. 3.
关于双层模式测量、计算模型选择（“双层热损耗+脉冲修正+接触热阻”）以及附加接触热 阻数据／曲线的调出参见“LFA447 双层样品测量与数据分析”。 事实上，在计算得到未知层的热扩散系数、并将计算结果使用“工具”>“保存热扩散系 数表”导出并链接到材料属性之中后，还可将该样品作为两层均为已知的情况处理、即使用 “测量”>“计算接触热阻”重新计算接触热阻（由于此时上下两层均为已知层，计算值 会比“附加接触热阻”更精确一些）。计算完成后在“信号与曲线”对话框中会多出一项“接 触热阻”：
LFA447 接触热阻计算方法
一、概述 对于 LFA 双层复合材料的测试，若上下两层的厚度、密度、比热与热扩散系数均为已知， 可以直接计算得到两层之间的接触热阻（contact resistance）。
二、测量 在 LFA447 测量软件中，使用双层模式对样品进行设定：
Layer 列表中包含样品上（面向红外检测器）、下（面向激光源）两层的属性定义，其中厚 度与密度两项需输入准确数值，比热与热扩散系数因均随温度而变，对于多温度点测试此处 可暂写为 1，留待分析软件中另作链接设定。由于测量软件意一层作为未知层（diffusivity 留空）处理。 随后编辑温度程序，设定 amplifier、duration 等参数并进行测试：
三、分析计算 1. 在 LFA 数据库中导入测量得到的 LFA447 数据文件。在出现的材料设定对话框中对各层 材料的比热与热扩散系数进行链接设定。对于接触热阻的计算，需要上下两层的热扩散系数 均为已知（均需链接相应的热扩散系数表）。若测试温度较高，因样品膨胀而导致的厚度与 密度变化不可忽略，则还需链接线膨胀系数表。
2. 将导入的数据载入分析界面，当出现提示进行多层模式计算的对话框时可跳过不计算（点 击“否”。此处的计算为根据已知层来计算未知层的热扩散系数，因现在两层事实上均为已 知，实验目的是为了得到两层之间的接触热阻，再做“未知层”的计算并无意义）：
3. 点击“测量”>“计算接触热阻”
在出现的对话框中选择基线类型（推荐“线性”，具体请参考“LFA 数据分析向导”），“强 制重新计算”选不选都没关系，随后点击“确定”：