JPS6059540B2 - Thermal conductivity measurement method and device - Google Patents
Thermal conductivity measurement method and deviceInfo
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- JPS6059540B2 JPS6059540B2 JP13790679A JP13790679A JPS6059540B2 JP S6059540 B2 JPS6059540 B2 JP S6059540B2 JP 13790679 A JP13790679 A JP 13790679A JP 13790679 A JP13790679 A JP 13790679A JP S6059540 B2 JPS6059540 B2 JP S6059540B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はいわゆる非定常熱線法と称される熱伝導率の測
定方法およびこの方法にもとづいて自動的に熱伝導率を
測定する装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for measuring thermal conductivity called the so-called unsteady hot wire method, and an apparatus for automatically measuring thermal conductivity based on this method.
従来の非定常熱線法について詳述すると、たとえば円柱
状の試料の中心軸上に加熱線を配設し、ごの加熱線に一
定電力を供給し、この時の加熱線又は加熱近傍の温度変
化を測温素子により測定し、この温度変化にもとづいて
前記試料の熱伝導率を計算して求めている。To explain the conventional unsteady hot wire method in detail, for example, a heating wire is placed on the central axis of a cylindrical sample, a constant electric power is supplied to each heating wire, and the temperature change at the heating wire or near the heating wire is measured. is measured by a temperature measuring element, and the thermal conductivity of the sample is calculated based on this temperature change.
すなわち、加熱線に電力を供給すると、この加熱線から
熱が発生しこの熱は試料内を拡散して外方へ逃げる。し
たがつて、試料の熱伝導率が高ければ加熱線で発生した
熱は拡散しやすくこのため加熱線の温度は緩やかに上昇
するが、試料の熱伝導率が低いと加熱線で発生する熱は
拡散しにくくこのため加熱線の温度は急勾配で上昇する
。(なお、この現象は、電力供給開始直後にはあてはま
らす後述するように電力供給開始から一定時間経過した
時間においてみられる現象てある)。このような現象に
着目して、上記加熱線の温度変化を測定することにより
熱伝導率を測定できるものである。次に上記現象を理論
的に説明する。That is, when power is supplied to the heating wire, heat is generated from the heating wire, and this heat diffuses within the sample and escapes to the outside. Therefore, if the thermal conductivity of the sample is high, the heat generated by the heating wire will be easily diffused and the temperature of the heating wire will rise slowly, but if the thermal conductivity of the sample is low, the heat generated by the heating wire will be diffused easily. It is difficult to diffuse, so the temperature of the heating wire rises at a steep gradient. (Note that this phenomenon applies immediately after the start of power supply, but is a phenomenon observed after a certain period of time has elapsed from the start of power supply, as will be described later). Focusing on such a phenomenon, thermal conductivity can be measured by measuring the temperature change of the heating wire. Next, the above phenomenon will be explained theoretically.
熱の拡散方程式は一般に次式て表わされる。ここで T:温度 τ:時間 α:熱拡散率 r:熱源(加熱線)からの距離 上記(1)式を解く際、次の3条件を代人する。The heat diffusion equation is generally expressed by the following equation. here T: temperature τ: time α: Thermal diffusivity r: Distance from heat source (heating wire) When solving equation (1) above, the following three conditions are substituted.
第1の条件は第2の条件は 第3の条件は −ー ここでqは加熱線からの熱流であり と表わすことができる。The first condition is the second condition is The third condition is - Here q is the heat flow from the heating wire It can be expressed as
ただしR:加熱線の抵抗
1:加熱線を流れる電流
L:加熱線の長さ
上記3条件を考慮して(1)式を解くと、ここて
EIは積分指数函数を表わし
λ:試料の熱伝導率
γ:オイラーの定数(=0.5772・・り上記(2
)式において、−1−が充分小さい場合は、
4αγ−C一以降の高次項が無視でき、次式で表わ
され4ατる。However, R: resistance of the heating wire 1: current flowing through the heating wire L: length of the heating wire When equation (1) is solved considering the above three conditions, EI represents the integral index function, λ: heat of the sample Conductivity γ: Euler's constant (=0.5772...ri above (2
), if -1- is sufficiently small, then
The higher-order terms after 4αγ−C1 can be ignored and are expressed by the following equation, 4ατ.
ここで
一1−が充分小さいとする仮定が成り立つ限界4ατの
時間をτ。Here, the time τ is the limit 4ατ for which the assumption that -1- is sufficiently small holds true.
″とすると、(3)式はτ≧γo″を条件として成立す
る。そして、従来の熱伝導率測定方法にあつては、上記
時点τ。″を経過した2時点τ1,γ2ての温度Tl,
T2を測定して熱伝導率を求めるものである。詳述する
と、τ1時点での測定温度T1として(3)式に代人す
ると、また、τ2時点での測定温度をT2として(3)
式に代人すると、ここで(5)式−(4)式の演算を行
なうととなり、故にが成立する。'', equation (3) holds true on the condition that τ≧γo''. In the conventional thermal conductivity measurement method, the above-mentioned time τ. Temperature Tl at two points in time τ1 and γ2 after ``
Thermal conductivity is determined by measuring T2. To explain in detail, if we substitute the measured temperature T1 at time τ1 into equation (3), and set the temperature measured at time τ2 as T2, we get (3)
Substituting the expression (5)-(4) as a substitute, the following holds true.
この(6)式から明らかなように、熱伝導率λはτ1,
τ2時点での加熱線又は加熱線近傍温度Tl,T2を測
定することにより求まるものてある。しかしながら、上
述した従来方法にあつては、以下の不都合が生ずる。As is clear from equation (6), the thermal conductivity λ is τ1,
It is determined by measuring the temperature Tl, T2 of the heating wire or the vicinity of the heating wire at time τ2. However, the conventional method described above has the following disadvantages.
すなわち、測定値には一定範囲の誤差は避けられず、上
述したようにτ1時点およびτ2時点での加熱線温度を
測定し、この測定温度Tl,T2を(6)式に代人して
熱伝導率を求めると、この測定温度Tl,T2誤差が直
接熱伝導率の値に影響してしまい、正確な熱伝導率の測
定が困難であつた。特に、熱伝導率測定装置により自動
的に測定温度Tl,T2を測定して熱伝導率を算出する
場合には、上記測定温度の誤差を矯正することが困難で
あり、正確な熱伝導率を測定することができなかつた。
また、特に熱伝導率が大きい試料の場合には、熱電対(
測温素子)からの出力が小さく、このため測定誤差は熱
伝導率に大きく影響してしまい、熱伝導率を正確に測定
するのはさらに困難であつつた。この発明は上述した事
情にもとづきなされたものてその目的とするところは、
測定温度の時間に対する積分値にもとづき熱伝導率の測
定を行なうことにより、特定の時点による測定誤差の影
響を受けることなく正確に熱伝導率を測定する方法を提
供するとともに、この測定方法を実施して自動的に熱伝
導率を測定できる装置を提供しようとするものてある。In other words, errors within a certain range are unavoidable in the measured values, and as described above, the heating wire temperatures at time τ1 and time τ2 are measured, and the measured temperatures Tl and T2 are substituted into equation (6) to calculate the temperature. When determining the conductivity, the errors in the measured temperatures Tl and T2 directly affected the thermal conductivity value, making it difficult to accurately measure the thermal conductivity. In particular, when calculating the thermal conductivity by automatically measuring the measured temperatures Tl and T2 with a thermal conductivity measuring device, it is difficult to correct the error in the measured temperature, and it is difficult to accurately measure the thermal conductivity. It was not possible to measure it.
In addition, in the case of samples with particularly high thermal conductivity, thermocouples (
The output from the thermometer (temperature measuring element) was small, and therefore measurement errors had a large effect on thermal conductivity, making it even more difficult to accurately measure thermal conductivity. This invention was made based on the above-mentioned circumstances, and its purpose is to:
By measuring thermal conductivity based on the integral value of measured temperature over time, we provide a method to accurately measure thermal conductivity without being affected by measurement errors due to specific points in time, and we also implement this measurement method. There is an attempt to provide a device that can automatically measure thermal conductivity.
次に、本発明の基礎となる理論を展関する。Next, we will discuss the theory underlying the present invention.
前述した第(3)式を時間τ1〜τ2について積分する
と以下のようになる。(7)式における右辺第2項を左
辺に移項するとともに両辺をτ2−γ1 (γ2〉τ1
)で割ると次式になる。When the above-mentioned equation (3) is integrated over time τ1 to τ2, the following is obtained. In equation (7), the second term on the right side is moved to the left side, and both sides are τ2−γ1 (γ2〉τ1
), the following formula is obtained.
同様に(3)式を時間τ3〜τ, (ただしτ4〉τ3
,τ1くτ4)について積分することにより次式を得る
。Similarly, equation (3) can be expressed as time τ3~τ, (where τ4〉τ3
, τ1 × τ4), the following equation is obtained.
そして(9)式−(8)式の演算をして次式を得る。Then, the following equation is obtained by calculating equation (9)-(8).
この式から熱伝導率を求めると、この(11)式が本発
明方法によつて熱伝導率λを求める一般式である。When calculating the thermal conductivity from this equation, this equation (11) is a general equation for calculating the thermal conductivity λ by the method of the present invention.
したがつて、本発明方法にあつては予めτ1,τ2,τ
3,τ,を設定し、時間τ1〜τ2および時間τ3〜τ
,についての加熱線の測定温度Tの積分値fτ,Tdτ
およびfτJdTを求め、これを第(11)式に代人す
ることにより熱伝導率λを求めることができる。Therefore, in the method of the present invention, τ1, τ2, τ
3, τ, and set the time τ1 to τ2 and the time τ3 to τ
, the integral value fτ, Tdτ of the measured temperature T of the heating wire for ,
Thermal conductivity λ can be determined by determining and fτJdT and substituting this into equation (11).
このように測定温度の積分値fτJdτ,FTJdτ
にもとづきλを求めるものてあるから、特定時点ての測
定温度の誤差が熱伝導率λの値に直接影響するのを防止
でき、正確な熱伝導率λを求めることができる。なお、
τ2−τ1=τ4−τ3の条件を付け加えれば、(11
)式は次のように簡単になる。In this way, the integral values of the measured temperature fτJdτ, FTJdτ
Since there is a method for determining λ based on the temperature, it is possible to prevent an error in the measured temperature at a specific point from directly affecting the value of the thermal conductivity λ, and it is possible to determine the accurate thermal conductivity λ. In addition,
If we add the condition τ2-τ1=τ4-τ3, we get (11
) formula can be simplified as follows.
さらに、τ2=T3=γ9の条件を付け加えれば(12
)式は次式のようにさらに簡単になる。なお、上述した
熱伝導率測定方法にあつては、試料全体を熱伝導率が未
知の材料で形成した場合について適用されるが、本発明
は試料を半割にして一方を熱伝導率が未知の材料で形成
し、他方を熱伝導率が既知の材料で形成し、これらの間
に加熱線、測温素子を介装して熱伝導率を測定する場合
にも適用てきる。この場合には従来の測定方法では次式
の演算によつて未知試料の熱伝導率λを求める。ただし
Hは既知試料の熱伝導率に対応する値であり、Kは常数
である。Furthermore, if we add the condition τ2=T3=γ9, (12
) can be further simplified as follows. The method for measuring thermal conductivity described above is applied when the entire sample is made of a material with unknown thermal conductivity, but in the present invention, the sample is divided in half and one half is made of a material with unknown thermal conductivity. It can also be applied to the case where the thermal conductivity is measured by forming one of the two materials, the other being formed of a material with known thermal conductivity, and interposing a heating wire and a temperature measuring element between the two. In this case, in the conventional measurement method, the thermal conductivity λ of the unknown sample is determined by calculating the following equation. However, H is a value corresponding to the thermal conductivity of a known sample, and K is a constant.
本発明によればこの(14)式の積分形として次式で求
められる。According to the present invention, the integral form of equation (14) is obtained by the following equation.
ここで定数K″,H″は予め別途用意した熱伝導率の定
つた標準試料によつて決定できるものであり、τ1ない
しτ4も予め決定できる定数である。Here, the constants K'' and H'' can be determined using a separately prepared standard sample with a fixed thermal conductivity, and τ1 to τ4 are also constants that can be determined in advance.
したがつてf:1Tdτ−f替Tdτの値にもとづいて
熱伝導率λを求めることができる。まず、本発明方法に
使用されるプローブ部1を第1図を参照して説明する。
すなわち、熱伝導率を測定すべき試料2は、たとえば半
円柱状の試料構成体2a,2aからなり、これらを重合
することにより円柱状をなすものである。また、加熱線
3は、試料構成体2a,2a間に挟まれ、これらが重合
した時に試料2の中心軸に配置されるようになつている
。この加熱線3は丸線あるいは帯線等からなる。そして
、この加熱線3の中央部には測温素子たとえば熱電対4
の熱接点4aがスポット溶接等の手段により取りつけれ
られている。また、図中5はコ字形をなす支持枠であり
、この支ト持枠5の端部の端子6,6に、上記加熱線3
がその両端を固定されて直線状態を保持されるようにな
つている。また、支持枠5端部の他の端子7,7には上
記熱電対4の両端が接続されている。なお、上記熱接点
4aは加熱線3の近傍に配置してもよい。次に本発明方
法をペンレコーダの記録にもとづいて実施する場合を第
2図を参照して説明する。Therefore, the thermal conductivity λ can be determined based on the value of f:1Tdτ−f Tdτ. First, the probe section 1 used in the method of the present invention will be explained with reference to FIG.
That is, the sample 2 whose thermal conductivity is to be measured consists of, for example, semi-cylindrical sample structures 2a, 2a, which are polymerized to form a columnar shape. Further, the heating wire 3 is sandwiched between the sample constructs 2a, 2a, and is arranged at the central axis of the sample 2 when these are polymerized. This heating wire 3 is made of a round wire, a band wire, or the like. A temperature measuring element such as a thermocouple 4 is placed in the center of the heating wire 3.
A hot contact 4a is attached by spot welding or the like. 5 in the figure is a U-shaped support frame, and the heating wire 3 is connected to the terminals 6, 6 at the ends of the support frame 5.
is fixed at both ends so that it remains straight. Further, both ends of the thermocouple 4 are connected to other terminals 7, 7 at the ends of the support frame 5. Note that the thermal contact point 4a may be placed near the heating wire 3. Next, a case in which the method of the present invention is implemented based on recording by a pen recorder will be explained with reference to FIG.
すなわち、加熱線3に一定電力の供給を開始してからの
熱電対4の出力vをペンレコーダ(図示サず)によつて
記録する。これにより、記録紙には第2図に示す曲線が
描かれる。そして、この記録紙のA部分とB部分を切り
取り、これらの重量を別個に精密秤によつて測定する。
これらA部分およびB部分の重量をMA,mB単位はた
とえばMgとすると次式が成立する。同様に
ここでVc:測定、計算を簡易に行なうための
カット電圧 ρ:記録紙の単位面積当りの重量(
単 位Tn9/MiL) a:1mV,1秒
のます目に対応する 記録紙の面積(Tnlt
/MV−S) i:平均熱電能(℃/MV)なお、第
2図中Vcはプリカット電圧である。That is, the output v of the thermocouple 4 after starting the supply of constant electric power to the heating wire 3 is recorded by a pen recorder (not shown). As a result, the curve shown in FIG. 2 is drawn on the recording paper. Then, portion A and portion B of this recording paper are cut out, and their weights are measured separately using a precision scale.
Assuming that the weights of portions A and B are MA and mB is, for example, Mg, the following equation holds true. Similarly, here, Vc: for easy measurement and calculation.
Cut voltage ρ: Weight per unit area of recording paper (
Unit: Tn9/MiL) a: Area of recording paper corresponding to 1 mV, 1 second square (Tnlt
/MV-S) i: Average thermoelectric power (° C./MV) In addition, Vc in FIG. 2 is a pre-cut voltage.
ここで平均熱電能iは、τ1,γ4時点での測定温
T1+T4度がTl,T4である時、了に
対応する熱電能として求める。Here, the average thermopower i is the measured temperature at τ1 and γ4.
When T1+T4 degrees are Tl and T4, it is determined as the thermoelectric power corresponding to the temperature.
そして、これらf:(3Tdτ,f丁13Tdτを(1
3拭に代人することにより熱伝導率λを求める。次に本
発明方法をデジタルプリンタを用いて実施する場合につ
いて第3図を参照して説明する。すなわち、熱電対4の
出力V(零時点での出力VOでプリカットしてもよい)
をデジタルプリンタにより第3図に示すようにして描く
。詳述すると、加熱線3の温度Tのτ1〜τ23につい
ての積分値およびτ3−τ4についての積分値を、以下
のようにたとえば1秒おきの電圧値を代人して求める。
この実施例ではτ1=30秒、τぉ=45秒、τ,=6
@として計算する。ここで■30・・・V6Oは各時点
3鰍・・・6鰍における出力電圧である。Then, these f: (3Tdτ, f13Tdτ are (1
The thermal conductivity λ is determined by substituting the third wiping. Next, the case where the method of the present invention is implemented using a digital printer will be explained with reference to FIG. In other words, the output V of the thermocouple 4 (it may be pre-cut using the output VO at the zero point)
is drawn using a digital printer as shown in Figure 3. To be more specific, the integral value of the temperature T of the heating wire 3 for τ1 to τ23 and the integral value for τ3-τ4 are determined by using, for example, a voltage value every second as a proxy, as follows.
In this example, τ1 = 30 seconds, τ = 45 seconds, τ, = 6
Calculate as @. Here, ■30...V6O is the output voltage at each time point 3...6.
これらf:I3Tdτ,f;1Tdτを(13)式に代
人して熱伝導率λを求める。Thermal conductivity λ is determined by substituting these f:I3Tdτ and f;1Tdτ into equation (13).
次に、本発明方法を実施して熱伝導率をデジタル演算に
より自動的に測定する装置について第4図を参照して説
明する。Next, an apparatus for implementing the method of the present invention and automatically measuring thermal conductivity by digital calculation will be described with reference to FIG.
第4図中1は第1図に詳細を図示したプローブ部であり
、このプローブ部1の熱電対4の出力は、モードスイッ
チ11、前置増副器12、温度計測用アンプ13により
増幅されてアナログマルチプレクサー14の第1の入力
端14aに供給される。他方、熱電対4の冷接点の温度
は、たとえば測温抵抗体等を内蔵した自動冷接点補償器
15によつて測定され、この補償器15の出力は冷接点
用アンプ16により増幅された後、上記アナログマルチ
プレクサー14の第2の入力端14bに供給される。こ
れらアナログマルチプレクサー14の第1の入力端14
aと第2の入力端14bに供給された各出力は、後述す
るように被測定温度Tmを演算するための情報となるも
のてある。また、上記熱電対4の出力は上述した前置増
幅器12により増幅されプリカット回路17によりプリ
カットレベル分を減じられた後、積分器42に供給され
、この積分器42により積分された出力は上記アナログ
マルチプレクサー14の第3の入力端14cに供給され
るようになつている。この第3の入力端14cに供給さ
れた出力は後述するように熱伝導率の演算をするための
情報となる。そして、このアナログマルチプレクサー1
4に供給された各アナログデータは、このアナロクマル
チプレクサー14の制御入力端に出力される制御信号に
従つてA/D変換器18に送られてデジタルデータに変
換され、さらにデジタルインプット回路19、処理装置
20を介し.て記憶装置21に記憶される。゛なお、上
記不ンプツト回路19にはリセット釦22、スタート釦
23によりリセット信号、スタート信号が入力されるよ
うになついる。Reference numeral 1 in FIG. 4 is the probe section whose details are shown in FIG. and is supplied to the first input terminal 14a of the analog multiplexer 14. On the other hand, the temperature of the cold junction of the thermocouple 4 is measured by an automatic cold junction compensator 15 that includes, for example, a resistance temperature detector, and the output of this compensator 15 is amplified by a cold junction amplifier 16 and then measured. , is supplied to the second input terminal 14b of the analog multiplexer 14. A first input 14 of these analog multiplexers 14
The outputs supplied to a and the second input terminal 14b serve as information for calculating the temperature to be measured Tm, as will be described later. The output of the thermocouple 4 is amplified by the preamplifier 12 and subtracted by the precut level by the precut circuit 17, and then supplied to the integrator 42, and the output integrated by the integrator 42 is the analog The signal is supplied to a third input terminal 14c of the multiplexer 14. The output supplied to the third input terminal 14c becomes information for calculating the thermal conductivity as described later. And this analog multiplexer 1
Each analog data supplied to the analog multiplexer 14 is sent to the A/D converter 18 and converted into digital data according to the control signal output to the control input terminal of the analog multiplexer 14, and is further converted to digital data by the digital input circuit 19, Via the processing device 20. and stored in the storage device 21. Note that a reset signal and a start signal are input to the dump circuit 19 through a reset button 22 and a start button 23.
また、上記処理装置20はデジタルアウト回路24,D
/.A変換器25を介してプリカット回路17にプリカ
ット電圧信号を出力するようになつている。さらに処理
装置20はデジタルアウト回路24を介して積分器42
に積分開始信号を出力するようになつている。また、上
記処理装置20は、デジタ・ルアウト回路24を介して
熱伝導率デジタル表示装置26、被測定温度デジタル表
示装置27、準備0Kランプ28を制御するようになつ
ている。詳しくは後述する。また、前述した熱電対4の
出力は前置増幅器12、他のプリカット回路29を介し
てレコーダ30、可動コイル指示計器31に出力される
ようになつている。これらレコーダ30、可動コイル指
示計器31は、加熱線温度を常時アナログ表示するよう
になつている。また、前述したモードスイッチ11を切
り換えて回路を内部基準電圧発生器32に接続し、回路
の較正を行なえるようになつている。また、このモード
スイッチ11からデジタルインプット回路19に、測゛
定、較正のいずれかのモード状態にあるかを知らせる信
号が出力されている。次に電源制御のための回路につい
て説明する。すなわち、交流電圧(AClOOV)の入
力はパワースイッチ33、ヒューズ34を介して電源回
路35に供給される。この電源回路35は入力される交
流電圧(AClOOV)の整流、変圧を行ない、上述し
た制御回路用の電源回路41に5〜15Vの直流電圧を
供給するようになつている。The processing device 20 also includes a digital out circuit 24, D
/. A precut voltage signal is output to the precut circuit 17 via the A converter 25. Furthermore, the processing device 20 is connected to the integrator 42 via the digital out circuit 24.
It is designed to output an integration start signal. Further, the processing device 20 is configured to control a thermal conductivity digital display device 26, a temperature to be measured digital display device 27, and a ready 0K lamp 28 via a digital Luout circuit 24. The details will be described later. Further, the output of the thermocouple 4 described above is outputted to a recorder 30 and a moving coil indicator 31 via a preamplifier 12 and another pre-cut circuit 29. These recorder 30 and moving coil indicator 31 are designed to constantly display the heating wire temperature in analog form. Further, the circuit can be calibrated by switching the mode switch 11 mentioned above to connect the circuit to the internal reference voltage generator 32. Further, a signal is outputted from the mode switch 11 to the digital input circuit 19 to inform whether the mode is in measurement mode or calibration mode. Next, a circuit for power supply control will be explained. That is, the input of the alternating current voltage (AClOOV) is supplied to the power supply circuit 35 via the power switch 33 and the fuse 34. This power supply circuit 35 rectifies and transforms the input AC voltage (AClOOV), and supplies a DC voltage of 5 to 15 V to the power supply circuit 41 for the control circuit described above.
また、この電源回路35は、直流定電流回路36、電流
制御器37を介して加熱線3に一定電力を供給するよう
になつている。なお、38は加熱線3に流れる電流を常
時アナログ表示する電流計である。また、39は電流値
切換器てあり、電流値情報を電流制御器37へ供給する
とデジタルインプット回路19、処理装置20を介して
記憶装置21へ供給するようになつている。また、前述
したスタート釦23からのスタート信号は処理装置20
、デジタルアウト回路24を介して電流値制御器37へ
出力され、これにより、加熱線3への電力供給が開始さ
れるようになつている。次に上述した構成をなす測定装
置の作用を説明する。Further, this power supply circuit 35 is configured to supply constant power to the heating wire 3 via a DC constant current circuit 36 and a current controller 37. Note that 38 is an ammeter that constantly displays the current flowing through the heating wire 3 in analog form. Reference numeral 39 denotes a current value switch, and when current value information is supplied to the current controller 37, it is supplied to the storage device 21 via the digital input circuit 19 and the processing device 20. Further, the start signal from the start button 23 described above is sent to the processing device 20.
, is outputted to the current value controller 37 via the digital out circuit 24, and thereby the power supply to the heating wire 3 is started. Next, the operation of the measuring device having the above-mentioned configuration will be explained.
一例として、被測定温度が室温より高い場合について説
明する。まず、試料2を図示しない加熱炉内に置き、加
熱する。この加熱開始後適宜時間経過して安定状態とな
つた後、パワースイッチ33を0Nするとともにリセッ
ト釦22を押して記憶装置21をクリアする。これによ
り、加熱線温度の測定が開始される。すなわち、熱電対
4の出力は温度計測用アンプ13を介してアナログマル
チプレクサー14に出力され、さらにA/D変換器18
にデジタル信号に変換された後、デジタルインプット回
路19、処理装置20を介して記憶装置21に送られる
。この温度情報は、アナログマルチプレクサー14に送
られる制御信号により、所定時間毎に送出されるもので
ある。なお、準備0Kランプ28はスタート釦23を押
した後、一定時間経過すると、常に点灯する。操作者は
この点灯を確認した後スタート釦23を押す。すると、
スタート信号がデジタルインプット回路19を介して処
理装置20に供給される。さらにこのスタート信号は処
理装置20からデジタルアウト回路24を介して電流値
制御器37に出力され、電流値制御器37はこれを受け
て加熱線3への一定電力供給を開始する。なお、この電
力供給開始時点を零時点と称する。そして、この零時点
からτ1時間経過した時の熱電対4の出力情報■1を受
けた処理装置20は、V1なる情報をD/A変換器25
に出力し、これを受けたD/A変換器25は、V1なる
アナログ情報をプリカット回路17に供給する。As an example, a case where the temperature to be measured is higher than room temperature will be described. First, the sample 2 is placed in a heating furnace (not shown) and heated. After a suitable period of time has elapsed after the start of heating and a stable state is reached, the power switch 33 is turned ON and the reset button 22 is pressed to clear the memory device 21. Thereby, measurement of the heating wire temperature is started. That is, the output of the thermocouple 4 is outputted to the analog multiplexer 14 via the temperature measurement amplifier 13, and further to the A/D converter 18.
After being converted into a digital signal, it is sent to a storage device 21 via a digital input circuit 19 and a processing device 20. This temperature information is sent out at predetermined time intervals by a control signal sent to the analog multiplexer 14. Note that the ready 0K lamp 28 always lights up after a certain period of time has passed after the start button 23 is pressed. After confirming this lighting, the operator presses the start button 23. Then,
A start signal is supplied to the processing device 20 via the digital input circuit 19. Further, this start signal is outputted from the processing device 20 via the digital out circuit 24 to the current value controller 37, and the current value controller 37 starts supplying constant power to the heating wire 3 upon receiving this signal. Note that this time point at which power supply starts is referred to as the zero time point. Then, the processing device 20 that receives the output information (1) of the thermocouple 4 when τ1 hours have passed from this zero point transmits the information V1 to the D/A converter 25.
Upon receiving this, the D/A converter 25 supplies analog information V1 to the pre-cut circuit 17.
したがつて、τ1時点において、熱電対4からプリカッ
ト回路17へ送出された出力はD/A変換器25からの
出力分だけ減じられ、よつて、このプリカット回路17
から積分器42への出力はこのτ1時点において0Vと
なる。そして、この積分器42への出力がO■であるこ
とを処理装置20で検知した後、この処理装置20から
デジタルアウト回路24を介して積分器42へ積分開始
信号が出力され、これを受けて積分器42は積分動作を
開始する。なお、上記プリカット信号の出力、積分器4
2への0V出力の確認等はきわめて短時間になされるか
ら、積分器42はτ1時点において積分動作を開始した
ものとしてさしつかえない。さらに、τぉ時点において
、処理装置20はア九ログマルチプレクサー14に制御
信号を出力し、これによりτ1時点からτ3時点につい
てのプリカットされた熱電対4の出力の積分値f:I3
Vdτこれは後述するように加熱線3の温度をTとした
時の積分値f:RTdτなる情報に対応するものである
。)のアナログ情報は、A/D変換器18によりデジタ
ル情報に変換され、デジタルインプット回路19、処理
装置20を介して記憶装置21に記憶される。さらにτ
4時点において処理装置20からアナログマルチプレク
サー14に制御信号が出力され、これにより、上述した
と同様にしてτ1からτ4までの積分値情報f:1Vd
τが記憶装置21に記憶される。そして、この記憶装置
21に記憶された情報f:IVdτ,FTTlVdτに
もとづいて処理装置20は次の演算を行う。すなわち、
ます上記情報を減算処理して、次の値を得る。このxは
以下のような等式から
FIC3■dγ−f:I3■dτ と同値である。Therefore, at time τ1, the output sent from the thermocouple 4 to the pre-cut circuit 17 is reduced by the output from the D/A converter 25, and thus the pre-cut circuit 17
The output to the integrator 42 becomes 0V at this time point τ1. After the processing device 20 detects that the output to the integrator 42 is O■, an integration start signal is output from the processing device 20 to the integrator 42 via the digital out circuit 24, and the The integrator 42 then starts an integration operation. Note that the output of the pre-cut signal, the integrator 4
Since the confirmation of the 0V output to 2 is done in a very short time, it is safe to assume that the integrator 42 starts its integration operation at time τ1. Furthermore, at the time τ, the processing device 20 outputs a control signal to the a9log multiplexer 14, which causes the integral value f:I3 of the output of the pre-cut thermocouple 4 from the time τ1 to the time τ3.
Vdτ This corresponds to the information of the integral value f:RTdτ when the temperature of the heating wire 3 is T, as will be described later. ) is converted into digital information by the A/D converter 18 and stored in the storage device 21 via the digital input circuit 19 and the processing device 20. Further τ
At time point 4, a control signal is output from the processing device 20 to the analog multiplexer 14, and as a result, integral value information f: 1Vd from τ1 to τ4 is output in the same manner as described above.
τ is stored in the storage device 21. Then, the processing device 20 performs the following calculation based on the information f:IVdτ and FTTlVdτ stored in the storage device 21. That is,
Subtract the above information to obtain the following value. This x is equivalent to FIC3■dγ-f:I3■dτ from the following equation.
すなわち、ここで前述した(13拭における
Fg3Tdτ−f:I3Tdτ なる値は(21)式に
よつて得られるf:13Vdτ−f:I3Vdτ なる
値と次の関係にある。That is, the value Fg3Tdτ-f:I3Tdτ at 13 wipes described above has the following relationship with the value f:13Vdτ-f:I3Vdτ obtained by equation (21).
ただし、iは平均熱電能である。However, i is the average thermoelectric power.
したがつて、処理装置20は次の割算を行なうことによ
り(13)式を演算することになり熱伝導率λを求める
ことができる。Therefore, the processing device 20 calculates equation (13) by performing the following division, and can determine the thermal conductivity λ.
ここで は予め記憶装置21に記憶されている定数である。here is a constant stored in the storage device 21 in advance.
電流値1の情報は電流値切換器39から、デジタルイン
プット回路19、処理装置20を介して記憶装置21に
供給されるものであり、加熱線3の単位長さ当りの抵抗
R。、熱電能了、時間γ1,τ23,τ4の情報も予め
処理装置20を介して記憶回路21に供給されている。
このようにして演算された熱伝導率λの情報は、デジタ
ルアウト回路24を介して熱伝導率デジタル表示装置2
6に送られ、ここで表示される。また、被測定温度Tm
は、記憶装置21に記憶された温度情報TO,T4から
、上記処理装置20における次式の演算によつて求める
。なお、これら温度情報T。Information on the current value 1 is supplied from the current value switch 39 to the storage device 21 via the digital input circuit 19 and the processing device 20, and is the resistance R per unit length of the heating wire 3. , thermoelectric power completion, time γ1, τ23, and τ4 are also supplied in advance to the memory circuit 21 via the processing device 20.
Information on the thermal conductivity λ calculated in this way is sent to the thermal conductivity digital display device 2 via the digital out circuit 24.
6 and displayed here. In addition, the temperature to be measured Tm
is calculated from the temperature information TO, T4 stored in the storage device 21 by the following equation in the processing device 20. Note that these temperature information T.
,T4は、アナログマルチプレクサー14の第1、第2
の入力端14a,14bに出力されたデータにもとづい
て処理装置20の演算により求まるものである。また上
記被測定温度Tmは処理装置20の制御により被測定温
度表示装置27にデジタル表示される。次に、本発明方
法を実施して熱伝導率をアナログ演算により自動的に測
定する装置について第5図にもとづき説明する。, T4 are the first and second
It is determined by the calculation of the processing device 20 based on the data output to the input terminals 14a and 14b. Further, the temperature to be measured Tm is digitally displayed on the temperature to be measured display device 27 under the control of the processing device 20. Next, an apparatus for implementing the method of the present invention and automatically measuring thermal conductivity by analog calculation will be explained based on FIG.
すなわち、第5図中1は第1図に詳述したプローブ部を
示し、加熱線3は電流制御器50を介して直流定電流電
源51に接続されている。他方、熱電対4の出力は、プ
リアンプ52により増幅され、被測定温度を演算するた
めの情報となるとともに、熱伝導率を演算するための情
報ともなる。まず、被測定温度の情報として使用される
場合について説明すると、上記プリアンプ52からの出
力は冷接点補償回路53、調整用アンプ54を介して記
憶回路55に送られるようになつている。この記憶回路
55は、スイッチング手段としてのリレーR1とコンデ
ンサからなるメモリM1の回路と、スイッチング手段と
してのリレーR2とメモリM2の回路とを並列に接続し
て構成されるものである。そして、各メモリMl,M2
に記憶されたアナログ情報は加算器56により加算演算
されて被測定温度Tmを算出し、この算出結果は被測定
温度表示装置57に送られるようになつている。なお、
詳しい作動は後述する。また、上記熱電対4からの出力
が熱伝導率演算のために使用される場合について説明す
ると、この出力はプリカット回路58に送られ、さらに
このプリカット回路58から減算器59の反転入力端に
送られるとともにスイッチング手段としてのリレーR3
を介して非反転入力端に送られるようになつている。That is, 1 in FIG. 5 indicates the probe section detailed in FIG. 1, and the heating wire 3 is connected to a DC constant current power source 51 via a current controller 50. On the other hand, the output of the thermocouple 4 is amplified by the preamplifier 52 and becomes information for calculating the temperature to be measured, as well as information for calculating the thermal conductivity. First, the case where the information is used as information on the temperature to be measured will be described. The output from the preamplifier 52 is sent to a storage circuit 55 via a cold junction compensation circuit 53 and an adjustment amplifier 54. This memory circuit 55 is constructed by connecting in parallel a circuit of a memory M1 consisting of a relay R1 as a switching means and a capacitor, and a circuit of a relay R2 and a memory M2 as a switching means. And each memory Ml, M2
The analog information stored in is added by an adder 56 to calculate the temperature to be measured Tm, and this calculation result is sent to a temperature to be measured display device 57. In addition,
The detailed operation will be described later. Also, to explain the case where the output from the thermocouple 4 is used for thermal conductivity calculation, this output is sent to a pre-cut circuit 58, and from this pre-cut circuit 58 is sent to the inverting input terminal of a subtracter 59. and relay R3 as a switching means.
It is designed to be sent to the non-inverting input terminal via.
そのリレーR3にはメモリM3が接続されている。そし
て、この減算器59の出力は積分器60により積分され
た後記憶回路61へ送られるようになつているこの記憶
回路61は、スイッチング手段としてのリレーR4とメ
モリM,とからなる回路と、スイッチング手段としての
リレーR,とメモリM5とからなる回路を並列に接続す
ることにより構成されている。そして、これらメモリM
4,メモリM5に蓄えられた情報は減算器62の各入力
端に送られるようになつている。この減算器62の出力
は演算器63に送られるようになつている。また、熱電
対4の出力はプリアンプ52、プリカット回路58を介
して補償回路64に送られるようになつている。この補
償回路64はこのアナログ情報にもとづいて後述する補
償係数の情報を算出して上記演算器63に出力するもの
である。上記演算器63では記憶回路61、補償回路6
4の情報にもとづいて熱伝導率λを演算しその結果が熱
伝導率表示装置65に送られるようになつている。なお
、66は制御回路であり、この制御回路66はパルス発
生回路67からのパルス信号を受け、直流定電流電源5
1、リレーR1〜R,へ制御信号を出力するようになつ
ている。次に上記構成をなす装置の作用を説明する。A memory M3 is connected to the relay R3. The output of this subtracter 59 is integrated by an integrator 60 and then sent to a memory circuit 61. This memory circuit 61 includes a circuit consisting of a relay R4 as a switching means and a memory M. It is constructed by connecting a circuit consisting of a relay R as a switching means and a memory M5 in parallel. And these memories M
4. The information stored in the memory M5 is sent to each input terminal of the subtracter 62. The output of this subtracter 62 is sent to an arithmetic unit 63. Further, the output of the thermocouple 4 is sent to a compensation circuit 64 via a preamplifier 52 and a precut circuit 58. The compensation circuit 64 calculates compensation coefficient information, which will be described later, based on this analog information and outputs it to the arithmetic unit 63. In the arithmetic unit 63, a memory circuit 61, a compensation circuit 6
The thermal conductivity λ is calculated based on the information of 4, and the result is sent to the thermal conductivity display device 65. In addition, 66 is a control circuit, and this control circuit 66 receives the pulse signal from the pulse generation circuit 67, and the DC constant current power supply 5
1. Control signals are output to relays R1 to R. Next, the operation of the device having the above configuration will be explained.
一例として被測定温度が室温より高い場合について説明
する。加熱炉に入れた試料2が被測定温度Tmの近傍温
度で一定になつた時に、プリカット回路58におけるプ
リカット電圧を熱電対からの出力電圧と同値になるよう
にこのプリカット回路58のボリューム58aにより設
定する。これにより、この時点におけるプリカット回路
58からの出力電圧が零になる。次に制御回路66にス
タート信号を送り、これを受けた制御回路66は直流定
電流電源51に電力供給開始信号を出力し、これにより
、加熱線3への一定電力の供給を開始させる。そして、
この制御回路66はこの電力供給開始時点(零時点)に
リレーR1に制御信号を送りこのリレーR1を0Nから
0FFに切り換える。これにより熱電対4から出力され
た零時点での温度情報T。に対応する電圧がメモリM1
に蓄えられる。また、上記制御回路66はτ,時点にお
いてリレーR2に制御信号を送りこのリレーR2を0N
から0FFに切り換え、これにより、メモリM2にはτ
4時点での温度情報T4に対応すする電圧が蓄えられる
。そして、これらメモリM,,M2に記憶された温度情
報T。,T,は加算器56に送られ、この加算器56に
おいて被測定温度Tmの演算が行われる。この演算によ
り算出された被測定温度Tmは被測定温度表示装置57
に送られここで表示される。As an example, a case where the temperature to be measured is higher than room temperature will be explained. When the temperature of the sample 2 placed in the heating furnace becomes constant near the temperature to be measured Tm, the precut voltage in the precut circuit 58 is set by the volume 58a of the precut circuit 58 so that it becomes the same value as the output voltage from the thermocouple. do. As a result, the output voltage from the pre-cut circuit 58 at this point becomes zero. Next, a start signal is sent to the control circuit 66, and upon receiving the start signal, the control circuit 66 outputs a power supply start signal to the DC constant current power source 51, thereby starting the supply of constant power to the heating wire 3. and,
The control circuit 66 sends a control signal to the relay R1 at the start of power supply (zero time) to switch the relay R1 from ON to OFF. As a result, temperature information T at the zero point is output from the thermocouple 4. The voltage corresponding to memory M1
is stored in Further, the control circuit 66 sends a control signal to relay R2 at time τ, turning this relay R2 to 0N.
This causes memory M2 to have τ
A voltage corresponding to temperature information T4 at four points in time is stored. The temperature information T stored in these memories M, , M2. , T, are sent to an adder 56, where the temperature to be measured Tm is calculated. The measured temperature Tm calculated by this calculation is measured by the measured temperature display device 57.
sent to and displayed here.
なお、この表示装置57において、加算器56から出力
されたアナログ情報をそのままアナログ表示してもよい
し、また、A/D変換器によりデジタル情報に変換した
後デジタル表示してもよい。次に熱伝導率λの演算、表
示について説明する。In this display device 57, the analog information output from the adder 56 may be displayed in analog form as it is, or may be converted into digital information by an A/D converter and then displayed digitally. Next, calculation and display of thermal conductivity λ will be explained.
上述した零時点以降、熱電対4からの出力はプリアンプ
52、プリカット回路58を経て減算器59へ送られる
。After the above-mentioned zero point, the output from the thermocouple 4 is sent to a subtracter 59 via a preamplifier 52 and a precut circuit 58.
τ1時点以前ではリレーR3が0Nの状態にあり減算器
59の各入力端には同レベルの電圧が入力されるから、
この減算器59からの出力は零である。したがつて積分
器60は実質的に積分動作しない。そして、τ1時点に
おいて制御回路66からリレーR3へ制御信号が出力さ
れ、このリレーR,が0Nから0FFに切り換えられる
ことにより、メモリM3にはτ1時点での熱電対4の出
力電圧が蓄えられ、このメモリ鳩に蓄えられた電圧は減
算器59の反転入力端に入力される。他方、τ1時点以
降の熱電対4の出力はこの減算器59の非反転入力端に
入力される。これによりτ1時点以降の減算器59から
の出力は、τ1時点以降の熱電対4の出力からτ1時点
での出力を減じたものとなり、積分器60へ出力される
。したがつて積分器60はτ1時点で実質的に積分動作
を開始しその積分情報を記憶回路61へ送る。そして、
この記憶回路61におけるリレーR4は制御回路66か
らの制御信号によりτ1時点で0FFから0Nに切り換
わりτ23時点でOFFし、これによりメモリにはτ1
〜τ23での積分電圧fτ23Vdτを蓄える。また、
リレーR5は制御回路66からの制御信号によりτ1時
点でOFFから0Nに切り換わりτ4時点で0FFし、
これによりメモリM,はτ1〜τ4での積分電圧fτ,
■dτを蓄える。これらメモリM4,M5に記憶された
情報は減算器62に出力され、この減算器62において
次の演算を行なう。ここで
であるか
ら実質的に
を演算したこと
になる。Before time τ1, relay R3 is in the 0N state and the same level of voltage is input to each input terminal of the subtracter 59, so
The output from this subtracter 59 is zero. Therefore, the integrator 60 does not substantially perform an integrating operation. Then, at the time τ1, a control signal is output from the control circuit 66 to the relay R3, and this relay R is switched from 0N to 0FF, so that the output voltage of the thermocouple 4 at the time τ1 is stored in the memory M3. The voltage stored in this memory pigeon is input to the inverting input terminal of the subtracter 59. On the other hand, the output of the thermocouple 4 after time τ1 is input to the non-inverting input terminal of this subtracter 59. As a result, the output from the subtracter 59 after the time τ1 becomes the output from the thermocouple 4 after the time τ1 minus the output at the time τ1, and is output to the integrator 60. Therefore, the integrator 60 substantially starts the integration operation at time τ1 and sends the integration information to the storage circuit 61. and,
The relay R4 in the memory circuit 61 is switched from 0FF to ON at the time τ1 by the control signal from the control circuit 66, and is turned off at the time τ23, so that the memory stores the memory τ1.
The integrated voltage fτ23Vdτ at ~τ23 is stored. Also,
Relay R5 is switched from OFF to ON at time τ1 by a control signal from control circuit 66, and turned OFF at time τ4.
As a result, the memory M, has an integrated voltage fτ from τ1 to τ4,
■Save dτ. The information stored in these memories M4 and M5 is output to a subtracter 62, and the following calculation is performed in this subtracter 62. Here, we have essentially calculated .
そして、この情報xは演算器63に送られる。This information x is then sent to the arithmetic unit 63.
他方、補償回路64からは−48“なる情報が出力
η0R0される。On the other hand, the compensation circuit 64 outputs information of -48".
η0R0 is done.
この演算器63で熱伝導率λが演算されるが、これを以
下に詳述する。The thermal conductivity λ is calculated by this calculator 63, which will be explained in detail below.
すなわち、前述したように熱伝導率λは(13拭により
求まるものである。ここでであるからこれを(13拭に
代人して次式を得る。That is, as mentioned above, the thermal conductivity λ is determined by (13 times).Since this is here, the following equation is obtained by substituting this for (13 times).
ここで熱電能ηは熱電対4の温度によつて若干変化し、
加熱線3の抵抗Rは加熱線3の温度によつて若干変化す
る。これらη,Rの変化分を前述した補償回路64によ
つて補正する。すなわち、上記(24)式においてとお
く。Here, the thermopower η changes slightly depending on the temperature of the thermocouple 4,
The resistance R of the heating wire 3 changes slightly depending on the temperature of the heating wire 3. These changes in η and R are corrected by the compensation circuit 64 described above. That is, in the above equation (24).
ただしη。,ROは室温たとえば25℃での値である。
これを(23)式に代人すると次式を得る。したがつて
演算器63において、予め設定された定数補償回路64
からの情報ビq卜たとえば1.05を乗じ、これを減算
器62からの情報Xて除することにより熱伝導率λを演
算することがで”きる。However, η. , RO are values at room temperature, for example, 25°C.
Substituting this into equation (23) yields the following equation. Therefore, in the arithmetic unit 63, the preset constant compensation circuit 64
The thermal conductivity λ can be calculated by multiplying the information value from, for example, 1.05 and dividing this by the information X from the subtracter 62.
なお、補償回路64から出力される情報!計は、熱電対
4からプリアンプ52、プリカット回路58を経て補償
回路64に出力された情報にもとついて決定されるもの
である。このようにして演算器63で算出された熱伝導
率λは熱伝導率表示装置65に出力され、ここで表示さ
れる。Note that the information output from the compensation circuit 64! The meter is determined based on information outputted from the thermocouple 4 to the compensation circuit 64 via the preamplifier 52 and the precut circuit 58. The thermal conductivity λ thus calculated by the calculator 63 is output to the thermal conductivity display device 65 and displayed there.
なお、この表示装置65において、熱伝導率λのアナロ
グ情報をそのままアナログ表示してもよいし、A/D変
換器によりデジタル情報に変換してデジタル表示しても
よい。以上説明したように特許請求の範囲第1項記載の
方法によれは加熱線への電力供給開始時すなわち零時点
以降の2時点τ1,τ2間の加熱線又はその近傍の温度
の積分値fτJdτと、2時点τ3,τ,間の測定温度
Tの積分値FTJdτ(ただしγ,〈T4)との差fτ
J(1τ−fτ,TdTにもとづいて熱伝導率を測定す
るようにしたものである。In addition, in this display device 65, the analog information of the thermal conductivity λ may be displayed in analog form as it is, or may be converted into digital information by an A/D converter and displayed digitally. As explained above, according to the method recited in claim 1, the integral value fτJdτ of the temperature of the heating wire or its vicinity between the two time points τ1 and τ2 after the start of power supply to the heating wire, that is, after the zero point, is calculated. , the difference fτ from the integral value FTJdτ (however, γ, <T4) of the measured temperature T between two points τ3, τ
Thermal conductivity is measured based on J(1τ-fτ, TdT).
このように積分値にもとづいて熱伝導率λを求めるもの
であるから、特定時点での測定温度の誤差が熱伝導率の
値に直接影響するのを防止でき、正確な熱伝導率λを求
めることができる。特に、熱伝導率の高い材料にきわめ
て有効である。また、特許請求の範囲第4項に記載した
熱伝導率測定装置によれば熱伝導率をデジタル演算して
自動的に測定、表示でき、また、特許請求の範囲第5項
に記載した熱伝導率測定装置によれば熱伝導率をアナロ
グ演算して自動的に測定表示てきる。Since the thermal conductivity λ is determined based on the integral value in this way, it is possible to prevent errors in the measured temperature at a specific point from directly affecting the thermal conductivity value, and to obtain an accurate thermal conductivity λ. be able to. It is particularly effective for materials with high thermal conductivity. Further, according to the thermal conductivity measuring device described in claim 4, the thermal conductivity can be digitally calculated and automatically measured and displayed, and the thermal conductivity as described in claim 5 can be used. The rate measuring device automatically measures and displays thermal conductivity by analog calculation.
しかもこれら測定装置によればτ1時点て積分器の積分
動作を開始させ、τ23,τ4時点で積分器からの積分
値情報F7rョVdτ,fτ4Vdτを取り出し、この
積分値情報にもとづいてX=fτ,Vdτ−2fTョ■
dτ(この値Xはfτ13Tdτ−fτ,3Tdτなる
情報に対応するものである。)を演算し、このXにもと
づいて熱伝導率を求めるようにしたから、積分器は1個
で済み、構造が簡単となり、しかも演算精度が向上する
。Moreover, according to these measuring devices, the integration operation of the integrator is started at time τ1, and the integral value information F7ryoVdτ, fτ4Vdτ is taken out from the integrator at time τ23 and τ4, and based on this integral value information, X=fτ, Vdτ−2fT
dτ (this value X corresponds to the information fτ13Tdτ−fτ, 3Tdτ) is calculated and the thermal conductivity is determined based on this X, so only one integrator is required and the structure is It becomes simple and the calculation accuracy improves.
第1図は本発明に係る熱伝導率測定方法および装置に使
用されるプローブ部の斜視図、第2図は本発明に係る測
定方法の一実施例を説明する図、第3図は本発明に係る
測定方法の他の実施例を説明する図、第4図は熱伝導率
をデジタル演算により自動的に測定する装置を示すブロ
ック図、第5図は熱伝導率をアナログ演算により自動的
に測定する装置を示すブロック図である。
2・・・・・・試料、3・・・・・・加熱線、4・・・
・・・熱電対(測温素子)、18・・・・A/D変換器
、20・・・・・・処理装置、21・・・・記憶装置、
26・・・・・・熱伝導率表示装置、42・・・・・・
積分器、60・・・・・・積分器、61・・・・・記憶
回路、62・・・・・減算器、63・・・・演算器、6
5・・・・・・熱伝導率表示装置、66・・・・・制御
回路、R3,R4,R5・・・・・・リレー(スイッチ
ング手段)、Ml,N45・・・・・・メモリ。FIG. 1 is a perspective view of a probe section used in the method and apparatus for measuring thermal conductivity according to the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of the measuring method according to the present invention, and FIG. Fig. 4 is a block diagram showing an apparatus for automatically measuring thermal conductivity by digital calculation, and Fig. 5 is a block diagram showing a device for automatically measuring thermal conductivity by analog calculation. FIG. 2 is a block diagram showing a measuring device. 2...Sample, 3...Heating wire, 4...
... thermocouple (temperature measuring element), 18 ... A/D converter, 20 ... processing device, 21 ... storage device,
26... Thermal conductivity display device, 42...
Integrator, 60... Integrator, 61... Memory circuit, 62... Subtractor, 63... Arithmetic unit, 6
5... Thermal conductivity display device, 66... Control circuit, R3, R4, R5... Relay (switching means), Ml, N45... Memory.
Claims (1)
を測定する測温素子とを配設し、上記加熱線に一定電力
を供給し、この加熱線又は加熱線近傍の温度変化にもと
づいて試料の熱伝導率を求める方法において、加熱線へ
の電力供給開始時すなわち零時点以降の2時点γ_1、
γ_2間の加熱線又は加熱線近傍の測定温度γの積分値
∫γ_2γdγと、2時点γ_3、γ_4間の測定温度
γの積分値∫γ_■γdγ(ただしγ_1<γ_4)を
用いて、下式(11)によつて、試料の熱伝導率λを算
出することを特徴とする熱伝導率測定方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・(11)(
但し、q:加熱線からの熱流) 2 γ_1、γ_2、γ_3、γ_4が、γ_2−γ_
1=γ_4−γ_3であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の熱伝導率測定方法。 3 γ_1、γ_2、γ_3、γ_4がγ_2−γ_1
=γ_4−γ_3で、さらにγ_2、γ_3が一致して
、γ_2=γ_3=γ_2_3であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の熱伝導率測定方法。 4 試料内に配設されるとともに一定電力を供給される
加熱線と、同じく試料内に配設され上記加熱線又は加熱
線近傍の温度を測定する測温素子と、この測温素子から
の出力電圧Vを積分する積分器と、この積分器からのア
ナログ情報をデジタル情報に変換するA/D変換器と、
熱伝導率演算のために必要とされる定数を記憶するとと
もに上記A/D変換器からの情報を記憶する記憶装置と
、電力供給開始の零時点からγ_1時間経過後に上記積
分器へ積分開始信号を出力し、γ_2_3、γ_4時点
での積分値情報∫γ_2_3Vd_γ、∫γ_4Vd_
γを記憶装置に記憶させるとともに、これら積分値情報
を減算してX=∫γ_4Vd_γ−2∫γ_2_3Vd
_γを求め、この値Xより∫γ_2_3Tdγ−∫γ_
2_3Tdγを求め、この値に、もとづいて下式(13
)を演算して熱伝導率λを算出する処理装置と、この処
理装置によつて算出された熱伝導率表示装置を具備した
ことを特徴とするデジタル演算式の熱伝導率測定装置。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・(13)
(但し、q:が加熱線からの熱流、T:温度)5 試料
内に配設されるとともに一定電力を供給される加熱線と
、同じく試料内に配設され上記加熱線又は加熱線近傍の
温度を測定する測温素子と、この測温素子からの出力電
圧Vを積分する積分器と、上記測温素子と積分器との間
に介装されたスイッチング手段と、コンデンサからなる
メモリとスイッチング手段とを有する2組の回路を並列
に接続してなり上記積分器からの出力を記憶する記憶回
路と、電力供給開始の零時点からγ_1時間経過後に測
温素子と積分器との間に介装されたスイツチング手段に
制御信号を送つて積分器の積分動作を開始させ、γ_2
_3時点において上記記憶回路の一方のスイッチング手
段に制御信号を送つてこのスイッチング手段をONから
OFFに切換えることにより一方のメモリに積分値情報
∫γ_2_3Vdγを記憶させ、γ_4時点において上
記記憶回路の他方のスイッチング手段に制御信号を送つ
てこのスイッチング手段をONからOFFに切換えるこ
とにより積分値情報∫γ_4Vdγを記憶させる制御回
路と、上記記憶回路の各メモリの出力にもとづきX=∫
γ_4Vdγ−2∫γ_2_3Vdγの減算を行う減算
器と、この減算器からの情報Xにより∫γ_2_3Td
γ−∫γ_2_3Tdγを求め、この値にもとづいて下
式(13)を演算して熱伝導率λを算出する演算器と、
この演算器からの出力を受けて熱伝導率を表示する熱伝
導率表示装置とを具備したことを特徴とするアナログ演
算式の熱伝導率測定装置。▲数式、化学式、表等があり
ます▼・・・・・(13)(但し、q:加熱線からの熱
流、T:温度)[Claims] 1. A heating wire and a temperature measuring element for measuring the temperature of the heating wire or the vicinity of the heating wire are arranged in the sample, and a constant electric power is supplied to the heating wire, and the heating wire or the heating wire is heated. In the method of determining the thermal conductivity of a sample based on nearby temperature changes, two points γ_1 after the start of power supply to the heating wire, that is, the zero point,
The following formula ( 11) A method for measuring thermal conductivity, characterized by calculating the thermal conductivity λ of a sample. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼・・・(11)(
However, q: heat flow from the heating wire) 2 γ_1, γ_2, γ_3, γ_4 are γ_2 - γ_
The method for measuring thermal conductivity according to claim 1, characterized in that 1=γ_4−γ_3. 3 γ_1, γ_2, γ_3, γ_4 are γ_2 - γ_1
The method for measuring thermal conductivity according to claim 1, wherein γ_4-γ_3, and further γ_2 and γ_3 match, so that γ_2=γ_3=γ_2_3. 4. A heating wire placed inside the sample and supplied with constant power, a temperature measuring element also placed inside the sample and measuring the temperature of the heating wire or the vicinity of the heating wire, and the output from this temperature measuring element. an integrator that integrates the voltage V; an A/D converter that converts analog information from the integrator into digital information;
A storage device that stores constants required for thermal conductivity calculation as well as information from the A/D converter, and an integration start signal to the integrator after γ_1 hours have passed from the zero point of power supply start. is output, and the integral value information at γ_2_3 and γ_4 points ∫γ_2_3Vd_γ, ∫γ_4Vd_
γ is stored in the storage device, and these integral value information are subtracted to obtain X=∫γ_4Vd_γ−2∫γ_2_3Vd
Find _γ, and from this value X, ∫γ_2_3Tdγ−∫γ_
2_3Tdγ is determined, and based on this value, the following formula (13
1. A digital calculation type thermal conductivity measurement device comprising: a processing device that calculates thermal conductivity λ by calculating ); and a thermal conductivity display device calculated by the processing device. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼・・・・・・(13)
(However, q: heat flow from the heating wire, T: temperature) 5. A heating wire placed inside the sample and supplied with constant power, and a heating wire placed inside the sample as well as the above-mentioned heating wire or near the heating wire. A temperature measuring element that measures temperature, an integrator that integrates an output voltage V from the temperature measuring element, a switching means interposed between the temperature measuring element and the integrator, a memory consisting of a capacitor, and a switching device. a memory circuit which stores the output from the integrator, and an intervening circuit between the temperature measuring element and the integrator after γ_1 hours have elapsed from the zero time point of the start of power supply. A control signal is sent to the equipped switching means to start the integration operation of the integrator, and γ_2
At time _3, a control signal is sent to one switching means of the storage circuit to switch this switching means from ON to OFF, thereby storing integral value information ∫γ_2_3Vdγ in one memory, and at time γ_4, the integral value information ∫γ_2_3Vdγ is stored in the other memory circuit. A control circuit that stores integral value information ∫γ_4Vdγ by sending a control signal to the switching means and switching the switching means from ON to OFF, and X=∫ based on the output of each memory of the storage circuit.
A subtracter that subtracts γ_4Vdγ−2∫γ_2_3Vdγ and information X from this subtractor, ∫γ_2_3Td
a calculator that calculates γ−∫γ_2_3Tdγ and calculates the thermal conductivity λ by calculating the following formula (13) based on this value;
An analog calculation-type thermal conductivity measurement device characterized by comprising a thermal conductivity display device that receives an output from the calculation unit and displays thermal conductivity. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼・・・・・・(13) (However, q: heat flow from the heating wire, T: temperature)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13790679A JPS6059540B2 (en) | 1979-10-25 | 1979-10-25 | Thermal conductivity measurement method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13790679A JPS6059540B2 (en) | 1979-10-25 | 1979-10-25 | Thermal conductivity measurement method and device |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16645185A Division JPS61198046A (en) | 1985-07-27 | 1985-07-27 | Method and instrument for measuring thermal conductivity |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5661640A JPS5661640A (en) | 1981-05-27 |
| JPS6059540B2 true JPS6059540B2 (en) | 1985-12-25 |
Family
ID=15209436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13790679A Expired JPS6059540B2 (en) | 1979-10-25 | 1979-10-25 | Thermal conductivity measurement method and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6059540B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036944A (en) * | 1983-08-09 | 1985-02-26 | Rigaku Denki Kk | Apparatus for measuring heat conductivity |
| US6142662A (en) * | 1998-06-16 | 2000-11-07 | New Jersey Institute Of Technology | Apparatus and method for simultaneously determining thermal conductivity and thermal contact resistance |
-
1979
- 1979-10-25 JP JP13790679A patent/JPS6059540B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5661640A (en) | 1981-05-27 |
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