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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​

  1. ​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)。
  2. ​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。
  3. ​首次发布​​:本规范为首次制定。


​二、核心术语与定义​

  1. ​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)。
  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​

  1. ​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}
    • ​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)。
  2. ​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​

  1. ​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)
  2. ​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)。
    • ​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
    • ​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)。
    • ​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)。

​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​

  1. ​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。
  2. ​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​

  1. ​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)。
  2. ​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​

  1. ​附录A​​:校准证书格式(参考板法/参数法数据表)。
  2. ​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)。
  3. ​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)。
  4. ​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​

  1. ​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。
  2. ​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)
  3. ​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。

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