图5 主机后面板示意图

0—加热指示灯：指示加热控制开关的状态。亮时表示正在加热，灭时表示加热停止； 1—加热电压调节：调节加热电压的大小（范围：16.00V～19.99V）；

2—测量电压显示：显示两个电压，即“加热电压（V）”和“热电势（mV）”； 3—电压切换：在加热电压和热电势之间切换，同时测量电压显示表显示相应的电压数值；

4—加热计时显示：显示加热的时间，前两位表示分，后两位表示秒，最大显示99：59； 5—热电势切换：在中心面热电势（实际为中心面－室温的温差热电势）和中心面－加热面的温差热电势之间切换，同时测量电压显示表显示相应的热电势数值；

6—清零：当不需要当前计时显示数值而需要重新计时时，可按此键实现清零； 7—电源开关：打开或关闭实验仪器。 8—电源插座：接220V,1.25A的交流电源； 9—控制信号：为放大盒及加热薄膜提供工作电压； 10—热电势输入：将传感器感应的热电势输入到主机； 11—加热控制：控制加热的开关。

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3、实验装置

如图6所示的实验装置，是安放实验样品和通过热电偶测温并放大感应信号的平台；实验装置采用了卧式插拔组合结构，直观，稳定，便于操作，易于维护，如图6所示。

12—放大盒：将热电偶感应的电压信号放大并将此信号输入到主机； 13—中心面横梁：承载中心面的热电偶；

14—加热面横梁：承载加热面的热电偶； 15—加热薄膜：给样品加热；

16—隔热层：防止加热样品时散热，从而保证实验精度；

17—螺杆旋钮：推动隔热层压紧或松动实验样品和热

电偶；

18－锁定杆：实验时锁定横梁，防止未松动螺杆取出热电偶导致热电偶损坏。

4、接线原理图及接线说明

实验时，将两只热电偶的热端分别置于样品的加热面和中心面，冷端置于保温杯中，接

图6 实验装置 线原理如图7所示。

保温杯接线区 放大盒接线区 横梁接线区 中心面热端－ 中心面热偶 中心面冷端＋ 中心面热端＋ 热电势输出－ 热电势输出＋ 中心面热端＋ 加热面热端＋ 加热面热偶 加热面热端－ 图7 接线方法及测量原理图 放大盒的两个“中心面热端＋”相互短接再与横梁的中心面热端 “＋”相连（绿—绿—绿），“中心面冷端＋”与保温杯的“中心面冷端＋”相连（蓝—蓝），“加热面热端＋”与横梁的加热面热端“＋”相连（黄—黄），“热电势输出－”和“热电势输出＋”则与主机后面板的“热电势输入－”和“热电势输出＋”相连（红—红，黑—黑）；

横梁的两个“－”端分别与保温杯上相应的 “－”端相连（黑—黑）；

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后面板上的“控制信号”与放大盒侧面的七芯插座相连。

主机面板上的热电势切换开关相当于图7中的切换开关，开关合在上边时测量的是中心

面热电势（中心面与室温的温差热电势），开关合在下边时测量的是加热面与中心面的温差热电势。

实验内容和步骤：

1、安装样品并连接各部分联线

连接线路前，请先用万用表检查两只热电偶冷端和热端的电阻值大小，一般在3～6欧姆内，如果偏差大于1欧姆，则可能是热电偶有问题，遇到此情况应请指导教师帮助解决。 旋松螺杆旋钮，轻轻拔出左、右两横梁（横梁下装有热电偶，小心！不能弄坏，且横梁的左右位置不能搞错）。戴好手套，以尽量地保证四个实验样品初始温度保持一致。将冷却好的样品放进样品架中。热电偶的测温端应保证置于样品的中心位置，防止由于边缘效应影响测量精度。（注意两个热电偶之间、中心面与加热面的位置不要放错，根据图2所示，中心面横梁的热电偶应该放到样品2和样品3之间，加热面热电偶应该放到样品3和样品4之间。同时要注意热电偶不要嵌入到加热薄膜里），然后旋动旋钮以压紧样品。 2、设定加热电压

检查各部分接线是否有误，同时检查主机后面板上的“加热控制”开关是否关上（若已开机，可以根据前面板上加热计时指示灯的亮和不亮来确定，亮表示加热控制开关打开，不亮表示加热控制开关关闭），如没有关闭则应立即关上。

开机后，先让仪器预热10分钟左右再进行实验。在记录实验数据之前，应该先设定所需要的加热电压，步骤为：先将主机前面板上的“电压切换”钮按到“加热电压”档位，再由“加热电压调节”旋钮来调节所需要的电压。（参考加热电压：18V～19V） 3、测定样品的温度差和温升速率

（1）将主机前面板上的“电压切换”按钮调整为“热电势”档位，然后将“热电势切换”按钮调整为“温差”档位。

（2）如果“测量电压显示”屏显示的温差绝对值小于0.004mV，就可以开始加热了，否则应等到显示降到小于0.004mV再加热。（如果实验要求精度不高，显示在0.010左右也可以，但不能太大，以免降低实验的准确性）。

（3）保证上述条件（2）后，打开主机背板上的“加热控制”开关开始加热，并开始记录数据，记入表1中。记录数据时，建议每隔1分钟分别记录一次“中心面”热电势（V）和“温差”热电势（Vt），这样便于后面的计算。一次实验时间最好在25分钟之内完成，一般在15分钟左右为宜。具体的记录数据方法为：读数时，每隔30秒切换一次“热电势切换”按钮，即可先读Vt，过半分钟后读V，再过半分钟读Vt……这样能保证Vt读数的间隔是1分钟，V读数的间隔也是1分钟。

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表1 导热系数及比热测定

时间 τ（min） 温差热电势 Vt(mV) 中心面热电势 V(mV) 每分钟温升热电势 ΔV=V n+1 －Vn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 当记录完一次数据需要换样品进行下一次实验时，其操作顺序是：关闭加热控制开关 → 关闭电源开关 →旋螺杆以松动实验样品 →取出实验样品→取下热电偶传感器→取出加热薄膜冷却。

注意：在取样品的时候，必须先将中心面横梁热电偶取出，再取出实验样品，最后取出加热面横梁热电偶。严禁以热电偶弯折的方法取出实验样品，这样将会大大减小热电偶的使用寿命。

数据处理：

准稳态的判定原则是温差热电势和温升热电势趋于恒定。实验中有机玻璃一般在8～15分钟，橡胶一般在5～12分钟，处于准稳态状态。有了准稳态时的温差热电势Vt值和每分钟温升热电势ΔV值，就可以由（6）式和（8）式计算最后的导热系数和比热容数值。

（6）式和（8）式中各参量如下：

样品厚度 R=0.010M，有机玻璃密度 ?=1196kg/m，橡胶密度 ?=1374kg/m

33V2热流密度 qc?(w/m2)

2Fr式中V为两并联加热器的加热电压，F = A×0.09M×0.09M为边缘修正后的加热面积，A为修正系数，对于有机玻璃和橡胶，A= 0.85， r=110Ω为每个加热器的电阻。

铜—康铜热电偶的热电常数为0.04mV/K。即温度每差1度，温差热电势为0.04mV。据此可将温度差和温升速率的电压值换算为温度值。

温度差 ?t?Vtdt?V(k) , 温升速率 ?(k/s)。 0.04d?60?0.04

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