JJF 2220-2025 导热系数稳态测定仪校准规范
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- 标准类型:计量标准
- 标准语言:中文版
- 文件类型:PDF文档
- 更新时间:2025-06-06
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资料介绍
以下是对《JJF 2220-2025 导热系数稳态测定仪校准规范》核心内容的详细总结:
一、规范概要
-
适用范围
- 导热系数测量范围:0.020 ~ 0.20 W·m⁻¹·K⁻¹
- 平均温度范围:20 ~ 60℃
- 适用仪器:基于防护热板法原理的稳态导热仪(单试样或双试样结构)。
-
归口与起草单位
- 归口:全国温度计量技术委员会
- 主要起草单位:中国计量科学研究院
- 参加单位:山东省、辽宁省、浙江省计量科学研究院等。
-
首次发布:本规范为首次制定。
二、核心术语与定义
-
导热系数(λ)
- 定义:单位时间内,单位温度梯度下通过单位面积的热量(单位:W·m⁻¹·K⁻¹)。
- 测量原理:基于傅里叶导热定律(式1、式2)。
-
导热系数参考板
- 物理性质稳定的标准物质,用于传递导热系数量值(材料如玻璃纤维棉板、有机玻璃)。
三、校准方法
(一) 参考板法
-
校准流程:
- 准备:参考板需在≤60%湿度、23±5℃环境放置≥24小时。
- 温度点:通常选择25℃、40℃、60℃(可定制)。
- 测量:
- 设置平均温度
t_m
(计量板与冷板温差≈20K)。 - 记录4次导热系数测量值
/lambda_i
及平均温度t_{mi}
。
- 设置平均温度
- 计算:
- 平均导热系数
/lambda = /sum /lambda_i / 4
。 - 示值误差
/Delta /lambda = /lambda - /lambda_s
(/lambda_s
为参考板标准值)。
- 平均导热系数
-
参考板要求:
- 厚度:20~40 mm
- 尺寸:300mm×300mm 或 600mm×600mm
- 不确定度:1.2%~2.5%(k=2),年稳定性≤1.0%。
(二) 参数法
-
校准项目:
- 计量板加热功率(Q)
- 样品厚度(d)
- 计量板与冷板温差(
/Delta T
) - 计量板面积(A)
-
关键步骤:
- 功率校准:
- 串联标准电阻(0.1Ω),测量电压计算标准功率
P_c = V_s /cdot V_c / R_s
。 - 示值误差
E_Q = P - P_c
(P为仪器示值)。
- 串联标准电阻(0.1Ω),测量电压计算标准功率
- 厚度校准:
- 用量块(10~100mm,5等3级)校准厚度计,误差
E_d = h - h_c
。
- 用量块(10~100mm,5等3级)校准厚度计,误差
- 温差校准:
- 用薄膜温度计(附录E)测量温场,误差
/Delta T_h = T_h - T_{hm}
(计量板),/Delta T_c = T_c - T_{cm}
(冷板)。
- 用薄膜温度计(附录E)测量温场,误差
- 面积校准:
- 以加工误差和热膨胀修正作为不确定度来源(式C.2.4)。
- 功率校准:
四、计量特性要求
参数 | 测量范围 | 准确度/不确定度 |
---|---|---|
参考板法 | 0.02~0.20 W·m⁻¹·K⁻¹ | 1.2%~5% |
功率(Q) | 0.5~4.0 W | 0.5% |
厚度(d) | 0.02~0.05 m | 0.5% |
温度(T) | 25~70℃(计量板) | ±0.1℃ |
温差(ΔT) | ≈20℃ | ±0.1℃ |
五、环境与设备要求
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环境条件:
- 温度:23±5℃,湿度≤80%。
- 电源:满足仪器及标准设备需求。
- 高湿环境(湿度>60%):需恒温恒湿箱。
-
标准设备:
- 参考板法:符合表2要求的参考板。
- 参数法:
- 温场测定装置(不确定度≤0.03℃, k=2)
- 直流电压表(不确定度≤2×10⁻⁵)
- 标准电阻(0.01级)
- 量块(5等3级)
六、校准结果表达
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校准证书内容:
- 参考板法:平均温度
t_m
、仪器示值/lambda
、参考值/lambda_s
(温度精确至0.1℃,λ保留3位有效数字)。 - 参数法:各参数修正值(
E_Q, E_d, /Delta T
)及不确定度(相对扩展不确定度保留2位有效数字)。
- 参考板法:平均温度
-
必须包含的信息:
- 实验室信息、校准日期、依据规范、测量标准溯源性、环境描述、不确定度说明等(详见8.2条款)。
七、复校时间间隔
- 建议周期:1年(实际由用户根据使用情况决定)。
八、附录核心内容
- 附录A:校准证书格式(参考板法/参数法数据表)。
- 附录B/C:
- 参考板法不确定度示例:合成标准不确定度1.1%,扩展不确定度2.2%(k=2)。
- 参数法不确定度示例:合成标准不确定度0.85%,扩展不确定度1.7%(k=2)。
- 附录D:参考板溯源至参数法校准的防护热板导热仪(周期≤1年)。
- 附录E:温场测定装置结构(薄膜温度计布置方案见图E.1/E.2)。
九、关键注意事项
- 理想模型偏差:校准结果未涵盖仪器结构设计、材料特性等非理想因素影响。
- 单/双试样差异:
- 单试样:
/lambda = Q /cdot d / (A /cdot /Delta T)
- 双试样:
/lambda = Q /cdot d / (2A /cdot /Delta T)
- 单试样:
- 溯源链:参考板需通过参数法防护热板导热仪定值(图D.1)。
总结:本规范系统规定了稳态导热仪的校准方法、计量特性、环境要求及结果表达,首次提出参考板法与参数法双路径校准策略,为导热系数测量提供权威技术依据。