【摘 要】
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瞬态平面热源法（TPS:Transient Plane Source Method）,是一种先进的热常数测量方法,它可以通过一次温升测量获得导热系数、热扩散系数和体积比热容三个热常数,具有测试速度快、测试范围广、被测样品制备简单等优点,受到了国内外学者的广泛关注。本课题组经过多年的研究,已经在实验室研发了基于瞬态平面热源法的热常数分析仪并实现了产业化。但是,目前TPS热常数分析仪的电子系统和测试软
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瞬态平面热源法（TPS:Transient Plane Source Method）,是一种先进的热常数测量方法,它可以通过一次温升测量获得导热系数、热扩散系数和体积比热容三个热常数,具有测试速度快、测试范围广、被测样品制备简单等优点,受到了国内外学者的广泛关注。本课题组经过多年的研究,已经在实验室研发了基于瞬态平面热源法的热常数分析仪并实现了产业化。但是,目前TPS热常数分析仪的电子系统和测试软件仍然存在一些问题有待解决。首先,目前仪器的功率控制模块集成度低,功能也尚不完善。测量电路在测量大导热系数材料时还存在较大误差。此外,仪器中使用的数字万用表体积大、成本高,电压采集的同步性也无法保证。最后,当前的仪器主要依靠人工进行参数选择,自动化程度低,测试效率也十分低下。针对上述问题,本课题重点围绕一套基于最新集成电路和贴片式电子元器件的新一代TPS电子系统的开发及其自动化测试技术而展开。论文的主要工作如下:1、回顾了瞬态平面热源法的理论和国内外的研究现状,结合目前TPS热常数分析仪现状明确了本文需要解决的主要问题,提出了本文的研究目的和预期目标。2、提出了新一代电子系统的总体设计方案,论述了其中的AD-DC电源模块和USB集线器电路进行设计方案,并介绍了电路设计与布局布线的原则。3、阐述了具有输出电压监测功能的功率控制模块的设计方案,并对各种阻值电阻的温漂性能进行了实验对比和优化选型。4、阐述了以ADC芯片为核心的高精度电压采集模块的设计方案,并对其性能进行了评价。实验证明,本文设计的电压采集模块的性能优秀,能够满足TPS热常数分析仪的需要。5、使用基于新一代电子系统的仪器对各类材料进行测试,实验证明仪器对各类被测材料的导热系数测量的相对误差误差均小于4%,重复性均优于3%。6、开发了TPS热常数分析仪自动化测量算法和软件,初步实现了自动化测试,提升了仪器的测试效率。
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