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Fluxmètre thermique - Testeur de conductivité thermique

Fluxmètre thermique - Testeur de conductivité thermique – QualiHFM™ FP 518
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Produit parent
Testeur de conductivité thermique – Fluxmètre thermique
Normes
ASTM C177
ISO 8302
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Conductimètre à plaque plane

Le QualiHFM™ FP 518 est un débitmètre thermique et un testeur de conductivité thermique de haute précision construit sur une plateforme de mesure à plaque plane, conçu pour fournir des tests de conductivité thermique conformes aux normes ASTM C177, ASTM C518 et ISO 8302 sur toute la gamme des matériaux d'isolation, de construction, polymères et composites à plaque plane rencontrés dans les programmes de qualification de produits, de recherche sur les matériaux et de contrôle de la qualité en Amérique du Nord.

La méthode de mesure du flux thermique mise en œuvre dans le QualiHFM™ FP 518 applique la loi de Fourier de la conduction thermique pour déterminer la conductivité thermique λ [W/(m·K)] et la résistance thermique R [m²·K/W] à partir de la mesure simultanée du flux thermique en régime permanent à travers l'échantillon et de la différence de température maintenue à travers son épaisseur par le système de plaques chaude et froide. Avec une plage de mesure de 0.0020 à 2.0000 W/(m·K) — une résolution de 0.0001 W/(m·K) — et une précision de ±3 % avec une répétabilité de ±1 %, le QualiHFM™ FP 518 sert à la fois de conductimètre de référence pour la recherche et d'instrument adapté à la production pour les contrôles qualité de routine.

Le principal avantage concurrentiel du QualiHFM™ FP 518 réside dans l'intégration de trois fonctionnalités d'automatisation qui influent directement sur la qualité des mesures : (1) un télémètre laser de haute précision pour la mesure automatique de l'épaisseur des échantillons au 0.01 mm près ; (2) un capteur de pression miniature et une pressurisation automatique pour une pression de contact contrôlée et reproductible (0–4 kPa) ; et (3) un algorithme de régulation de température PID dynamique qui maintient la température de la plaque chauffante stable à ±0.02 °C pendant toute la durée du test. Ensemble, ces fonctionnalités réduisent la variabilité inter-opérateur, éliminent les étapes manuelles de mesure de l'épaisseur et garantissent un contact thermique constant pour tous les types d'échantillons, des panneaux isolants rigides aux mousses souples.

L'instrument est piloté par un écran tactile LCD couleur de 7 pouces pour une utilisation autonome et par un logiciel PC bidirectionnel pour une automatisation complète des tests, l'enregistrement des données en temps réel, l'analyse automatisée des résultats et la génération de rapports de test. Le QualiHFM™ FP 518 accepte des échantillons jusqu'à 300 × 300 mm et d'une épaisseur de 5 à 50 mm, couvrant ainsi les dimensions standard spécifiées dans les normes ASTM C177 et ISO 8302 pour les essais de conductivité thermique des matériaux de panneaux isolants.

± 3%

PRÉCISION DE MESURE

± 1%

RÉPÉTABILITÉ

0.0001

Résolution W/(M·K)

Voiture

ÉPAISSEUR LASER

0–4kPa

RÉGULATION DE LA PRESSION

Fluxmètre thermique - Testeur de conductivité thermique - Applications QualiHFM™ FP 518

Le débitmètre thermique et testeur de conductivité thermique QualiHFM™ FP 518 convient aux applications de mesure suivantes dans les secteurs de l'isolation, de la construction, de la recherche et de l'industrie :

  • Matériaux d'isolation pour le bâtiment : Essais de conductivité thermique de panneaux d'isolation thermique rigides et flexibles, notamment le polystyrène expansé (PSE), le polystyrène extrudé (XPS), le polyisocyanurate (PIR), la mousse de polyuréthane, la laine minérale, la laine de verre et les couvertures en aérogel. L'appareil de mesure du flux thermique fournit les données de conductivité thermique (λ) et de résistance thermique (R) en régime permanent, requises pour la conformité aux normes de construction nord-américaines (ASHRAE 90.1) et aux normes locales d'efficacité énergétique.
  • Matériaux de construction : Mesure la conductivité thermique des éléments de maçonnerie, des blocs de béton, des plaques de plâtre, des panneaux muraux composites, des panneaux isolants structuraux (SIP) et des composants de l’enveloppe du bâtiment. Le format d’échantillon de 300 × 300 mm est compatible avec les dimensions standard des échantillons de matériaux de construction, et la conformité de la méthode de mesure du flux thermique aux normes ASTM C177 et ASTM C518 garantit son acceptation par les programmes de certification des bâtiments nord-américains.
  • Polymères et plastiques : caractérise la conductivité thermique des films, feuilles, mousses et pièces moulées polymères utilisés dans les secteurs de l’automobile, de l’électronique et des biens de consommation. La large plage de conductivité thermique (0.002–2.0 W/(m·K)) couvre aussi bien les mousses polymères à faible conductivité que les composites polymères chargés aux performances thermiques améliorées.
  • Matériaux d'interface thermique : Cet appareil évalue la résistance thermique des pads d'interface thermique, des matériaux à changement de phase, des graisses thermiques et des produits de remplissage d'espace utilisés dans les applications de refroidissement électronique. Le contrôle précis de la pression (0–4 kPa) de ce conductimètre thermique permet des mesures à des pressions de contact représentatives des applications réelles, fournissant ainsi des résultats fidèles aux performances réelles des matériaux d'interface thermique.
  • Matériaux composites et stratifiés : Détermination de la conductivité thermique à travers l’épaisseur des composites renforcés de fibres, des stratifiés multicouches, des panneaux à âme alvéolaire et des matériaux structuraux hybrides utilisés dans les secteurs de l’aérospatiale, de l’automobile et de l’industrie. La méthode du fluxmètre thermique à plaque plane est particulièrement adaptée aux échantillons de panneaux plans homogènes ou quasi-homogènes.
  • Matériaux textiles et non tissés : Cet appareil mesure la résistance et la conductivité thermiques des textiles fonctionnels, des matériaux de garnissage en duvet et en fibres, des ouates isolantes non tissées et des sous-couches de vêtements de protection. Le contrôle automatique de la pression tient compte de la compressibilité de ces matériaux, permettant ainsi une standardisation de la pression d’essai selon les protocoles de test des textiles.
  • Matériaux pour la réfrigération et la chaîne du froid : Ce test porte sur les matériaux isolants utilisés dans les conteneurs de transport frigorifique, les panneaux de chambres froides, les enceintes d’équipements cryogéniques et l’isolation des tuyauteries de réfrigération industrielle. Des données précises de conductivité thermique, obtenues grâce à un fluxmètre thermique, sont essentielles pour valider les performances thermiques des systèmes d’emballage et d’isolation de la chaîne du froid.
  • Recherche et développement et contrôle qualité : Cet appareil sert de référence pour la mesure de la conductivité thermique dans la recherche sur les matériaux, le développement de nouveaux produits et les programmes de contrôle qualité de la production, et ce, dans les secteurs de l’isolation, de la construction, des polymères et de l’électronique. La précision de mesure de ±3 % et la répétabilité de ±1 % de la méthode du fluxmètre thermique permettent une caractérisation statistiquement valide des produits et une vérification de la cohérence entre les lots.
Fluxmètre thermique - Testeur de conductivité thermique

Normes applicables

L'appareil de mesure de flux thermique QualiHFM™ FP 518 est conçu et validé conformément aux normes d'essai internationalement reconnues suivantes régissant les essais de conductivité thermique par la méthode du débitmètre thermique à plaque plane et la méthode de la plaque chaude gardée.

  • ASTM C177 : Méthode d’essai normalisée pour la mesure des flux de chaleur en régime permanent et des propriétés de transmission thermique au moyen de l’appareil à plaque chaude gardée. Norme de référence nord-américaine principale pour la mesure de la conductivité thermique et de la résistance thermique d’éprouvettes planes à l’aide d’un appareil de mesure de la conductivité thermique à plaque chaude gardée. Spécifie les exigences relatives à l’uniformité de la température de la plaque, à la géométrie de l’éprouvette et à la correction des pertes de chaleur en bordure pour obtenir des résultats valides aux essais de conductivité thermique.
  • ISO 8302 : Isolation thermique — Détermination de la résistance thermique en régime permanent et des propriétés associées — Appareil à plaque chaude gardée. Norme internationale régissant la configuration de l’appareil de mesure de flux thermique, la préparation des échantillons, l’uniformité de la température et l’évaluation de l’incertitude de mesure pour les essais de conductivité thermique sur plaque plane. Obligatoire pour les laboratoires d’essais accrédités ISO/CEI 17025.

Fluxmètre thermique - Testeur de conductivité thermique - QualiHFM™ FP 518 Principales caractéristiques

  • Régulation dynamique de la température par PID : Le système de régulation de température entièrement intégré utilise un algorithme PID dynamique avancé qui surmonte les problèmes de dépassement, de sous-dépassement et d’oscillation des régulateurs PID classiques à paramètres fixes, assurant ainsi une stabilité de température nettement améliorée tout au long du cycle de test de conductivité thermique. Les températures des plaques chaude et froide sont régulées indépendamment à ±0.02 °C près.
  • Architecture de la plateforme chauffante uniforme : L’ensemble de la plaque chauffante est fabriqué selon une conception de structure de chauffage uniforme qui répartit l’énergie thermique de façon homogène sur toute la surface de la plaque de 300 × 300 mm. Cette uniformité élimine les gradients de température latéraux qui fausseraient l’hypothèse de flux thermique unidimensionnel sous-jacente à la méthode du fluxmètre thermique, garantissant ainsi des mesures de conductivité thermique précises et reproductibles.
  • Chambre d'échantillonnage automatisée en un clic : La cuve d'échantillonnage est dotée d'un système d'actionnement mécanique motorisé, contrôlable depuis l'écran tactile de 7 pouces (ordinateur supérieur) et le logiciel PC (ordinateur inférieur), permettant un chargement et un serrage entièrement automatisés des échantillons par simple pression d'un bouton. Ceci élimine les erreurs de positionnement manuel des plaques et améliore le temps de cycle dans les laboratoires d'essais de conductivité thermique à haut débit.
  • Mesure d'épaisseur laser de haute précision : un télémètre laser intégré mesure automatiquement l'épaisseur de l'échantillon avec une résolution de 0.01 mm juste avant chaque essai. L'épaisseur mesurée est utilisée directement dans le calcul de la conductivité thermique, ce qui élimine les mesures au pied à coulisse, réduit les erreurs de manipulation et améliore considérablement la précision des résultats du fluxmètre pour les échantillons à surface irrégulière ou déformable.
  • Capteur de pression miniature et pressurisation automatique : Un capteur de pression miniature intégré, associé à un mécanisme de pressurisation automatique, applique et contrôle la pression de contact sur l’échantillon pendant toute la durée de l’essai. La pression est réglable en continu de 0 à 4 kPa par incréments de 0.1 kPa, permettant ainsi à l’utilisateur de répondre aux exigences spécifiques de pression de contact des différentes normes d’essai et types d’échantillons – une fonctionnalité particulièrement importante pour les matériaux d’isolation souples et les mousses compressibles.
  • Interface tactile LCD 7 pouces : L’instrument est doté d’un écran tactile LCD couleur de 7 pouces offrant un contrôle total du testeur de conductivité thermique via une interface unique et intuitive. Les températures des plaques chaude et froide, l’épaisseur de l’échantillon, la pression de contact, la progression du test et les résultats de mesure en temps réel sont affichés en continu et accessibles sans connexion à un ordinateur, permettant ainsi une utilisation autonome sur le terrain ou lors de tests de conductivité thermique in situ.
  • Intégration bidirectionnelle du logiciel PC : Le logiciel PC fourni communique de manière bidirectionnelle avec l’instrument via USB, permettant un contrôle à distance complet de tous les paramètres de test, l’enregistrement des données en temps réel pendant le cycle de test de conductivité thermique et l’analyse automatisée des résultats une fois le test terminé. Chaque paramètre de test (température de consigne, pression, durée) est configurable depuis le logiciel, ce qui rend le protocole de test entièrement programmable et reproductible.
  • Acquisition automatisée des données et analyse intelligente : La plateforme de gestion des données du système enregistre les données expérimentales en continu tout au long du cycle de test et effectue automatiquement l’analyse des résultats une fois le test terminé. Les valeurs calculées de la conductivité thermique [λ, W/(m·K)] et de la résistance thermique [R, m²·K/W] sont générées automatiquement, et l’ensemble des paramètres de test est stocké dans la base de données à des fins de traçabilité, de documentation qualité et de consultation ultérieure.

Théorie et méthode d'essai

Le test de conductivité thermique par la méthode du fluxmètre thermique à plaque plane repose sur la loi de Fourier de la conduction thermique, qui définit la relation entre le flux de chaleur, le gradient de température et la conductivité thermique d'un matériau homogène :

Q = λ × (T₁ − T₂) / d ⇒ λ = Q × d / (T₁ − T₂) [W/(m·K)]

Dans cette relation, Q représente la densité de flux thermique en régime permanent [W/m²] à travers l'échantillon, T₁ et T₂ les températures des surfaces des plaques chaude et froide [K ou °C], et d l'épaisseur de l'échantillon [m]. Le fluxmètre thermique QualiHFM™ FP 518 mesure simultanément ces trois paramètres : Q grâce à des transducteurs de flux thermique étalonnés intégrés aux plaques, les températures grâce à des capteurs de précision d'une résolution de 0.01 °C, et d grâce à un télémètre laser intégré. Ceci permet un calcul direct et automatisé de λ avec une précision de ±3 % et du coefficient de corrélation R sur la plage de 0.02 à 4 m²·K/W.

Le dispositif de mesure du flux thermique à plaque plane maintient un gradient de température unidimensionnel et constant à travers l'échantillon en le fixant entre la plaque chaude (supérieure) et la plaque froide (inférieure). La régulation dynamique de température par PID maintient les plaques à leurs températures cibles jusqu'à l'atteinte de l'équilibre thermique, moment auquel le flux de chaleur à travers l'échantillon est constant et mesurable. La précision de la régulation de température (±0.02 °C pour la plaque chaude) détermine directement l'incertitude de la différence de température mesurée et, par conséquent, la précision du résultat de conductivité thermique.

L'intégration de la mesure automatique d'épaisseur par laser et du contrôle automatique de la pression dans le QualiHFM™ FP 518 permet de pallier deux facteurs critiques limitant la précision des fluxmètres thermiques conventionnels : l'incertitude sur l'épaisseur et la résistance thermique de contact variable. En mesurant l'épaisseur in situ à 0.01 mm près et en appliquant une pression de contact contrôlée et reproductible (0–4 kPa), l'instrument garantit la connaissance précise et la reproductibilité des deux paramètres entrant dans le calcul de λ pour toutes les sessions de test, tous les échantillons et tous les opérateurs.

Processus de mesure étape par étape

1. Préparation de l'échantillon — Préparer l'échantillon aux dimensions de 300 × 300 mm × 5–50 mm. Le conditionner à l'équilibre conformément à la norme d'essai applicable avant le chargement.

2. Chargement et fixation de l'échantillon — Placez l'échantillon sur la plaque froide. Actionnez la commande du réservoir d'échantillons en un clic pour fermer automatiquement la chambre et mettre la plaque chauffante en contact.

3. Mesure automatique de l'épaisseur — Le capteur de télémétrie laser mesure automatiquement l'épaisseur de l'échantillon à 0.01 mm près et enregistre la valeur pour le calcul de la conductivité thermique.

4. Application de la pression — Réglez la pression de contact requise via l’écran tactile ou le logiciel PC. Le système de pressurisation automatique applique et maintient la pression spécifiée pendant toute la durée du test.

5. Programmation et stabilisation de la température — Définissez les températures cibles des plaques chaude et froide. Le système PID dynamique stabilise les deux plaques aux points de consigne avec une précision de ±0.02 °C pour la plaque chaude avant le début de la mesure.

6. Mesure en régime permanent — Lorsque l'équilibre thermique est confirmé — gradient de température stable et flux de chaleur constant — le système acquiert automatiquement les données de mesure et calcule λ et R.

7. Résultats et rapports automatisés — Le logiciel analyse et enregistre automatiquement les résultats, génère des rapports de test formatés et stocke les enregistrements de test complets dans la base de données.

Fluxmètre thermique - Testeur de conductivité thermique – QualiHFM™ FP 518 - Spécifications techniques

MESURE DE LA CONDUCTIVITÉ THERMIQUE
Plage de conductivité thermique0.0020 – 2.0000 W/(m·K)
Résolution0.0001 W/(m·K)
Précision de mesure± 3%
Répétabilité± 1%
Plage de résistance thermique0.02 – 4 (m²·K)/W
SYSTÈME DE TEMPÉRATURE
Plage de température de la plaque chauffanteRT+10°C – 100°C
Plage de température de la plaque froideTA – 80°C
Précision du contrôle de la température de la plaque chauffante± 0.02 ° C
Résolution de la température0.01 ° C
ÉCHANTILLON ET ÉPAISSEUR
Taille de l'échantillon300 300 mm × 5 50 mm × (XNUMX–XNUMX XNUMX mm)
Plage de mesure d'épaisseur1 – 50 mm (mesure automatique)
Résolution d'épaisseur0.01 mm
Méthode de mesure d'épaisseurCapteur de télémétrie laser haute précision (automatique)
SYSTÈME DE PRESSION
Méthode d'application de la pressionpressurisation automatique
Plage de pression0 – 4 kPa (réglable automatiquement)
Résolution de pression0.1 kPa
CONTRÔLE ET INTERFACE
ÉcranÉcran tactile LCD de 7 pouces
Interface de donnéesUSB standard
LogicielsLogiciel de communication bidirectionnelle entre PC ; enregistrement des données en temps réel et analyse automatisée des résultats
NORMES APPLICABLES
Normes internationalesASTM C177, ASTM C518, ISO 8302

Le QualiHFM™ FP 518 offre des tests de conductivité thermique conformes aux normes ASTM C177, ASTM C518 et ISO 8302 avec mesure automatisée de l'épaisseur par laser, pressurisation automatique, contrôle dynamique de la température PID et logiciel PC intégré — la solution complète d'appareil de mesure du flux thermique pour les laboratoires d'essais de matériaux nord-américains.

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