导热系数是体现材料导热能力的物理量,是在工业、建筑、航空航天等领域都需要测定的热物性参数之一。传统的测量方法需要不断测量温度传感器输出电压,并不断记录时间,十分繁琐。随着科学技术的发展,对材料导热属性要求的不断提高,高速度高精度低成本的导热仪亟待出现。本文以热线法为主要研究对象,运用传感器技术、数据采集技术、计算机软硬件技术和信号分析处理技术设计导热仪。本文运用热线法设计导热仪。以STM32F407为系统核心处理器,设计外部硬件电路,选择Keil作为编程工具设计相应的程序和算法,计算材料的导热系数,并取得了很好的准确性和重复性。本文主要完成的工作和取得的研究成果如下:(1)硬件电路设计。设计了以单热线法为基础,同时兼容交叉热线法的测量装置。经过对导热仪的需求分析,完成了主要元器件的选型及硬件电路的设计。硬件电路主要包括D/A控制电路、恒流源电路、A/D采集电路、温度补偿电路、通信电路、存储电路以及人机交互电路等。(2)软件程序设计。针对导热仪的主要功能,对各个电路模块进行了软件设计,并且有针对性的设计了计算导热系数的拟合算法。利用液晶显示屏和按键实现了人机交互功能,包括待机界面、测试界面、系统功能界面、通道选择界面、电流选择界面、线长和电阻设置界面、电压电流校准界面。(3)导热仪系统调试与数据分析。导热仪准确采集到了电压、电流及温度的变化,并记录了时间,通过数据分析和计算得出了所测材料的导热系数。实验结果表明,本设计的导热仪能够准确且可重复的测出材料的导热系数。通过对本课题的研究,设计出了适合多个领域且具有通用性的导热仪,在智能仪器仪表领域具有重要意义。这种导热仪大大减少了测量时间,提高了测量效率,具有高精度、高性价比的优势,有较高的经济和社会效益。