Testeur de conductivité thermique – Fluxmètre thermique

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Testeur de conductivité thermique (méthode TPS) – Fluxmètre thermique haute précision QualiHFM™-1000

Le testeur de conductivité thermique utilise la méthode avancée de la source plane transitoire (TPS) pour fournir des mesures rapides et très précises des propriétés thermiques. Conçu pour une grande polyvalence, cet instrument est la solution idéale pour les laboratoires de R&D et les centres de contrôle qualité qui testent une grande variété de matériaux, des solides en vrac aux liquides et pâtes.

Entièrement conforme à la norme ISO 22007-2:2008, cet appareil élimine les erreurs courantes associées aux méthodes de test statiques, offrant une solution robuste pour la mesure de la conductivité thermique, de la diffusivité thermique et de la capacité thermique massique.

Compatibilité polyvalente des matériaux

Cette unité est conçue pour traiter un large éventail d'états et de types de matériaux, notamment :

Solides : Isolants en vrac, polymères, métaux et céramiques.
Fluides : liquides, pâtes et colloïdes.
Structures complexes : matériaux granulaires, poudres, revêtements et films minces.

Efficacité et vitesse

Tests rapides : des durées de test ajustables entre 5 et 160 secondes permettent des tests à haut débit sans sacrifier la précision.
Mesure directe : Mesure directement les propriétés thermiques, éliminant ainsi le besoin de courbes d'étalonnage complexes.

Une précision inégalée

Conformité aux normes ISO : Respecte scrupuleusement les normes ISO 22007-2:2008 relatives à l'assurance qualité internationale.
Traitement avancé des données : grâce à un microprocesseur ARM et à des puces de données haute résolution, le système offre une analyse plus rapide et une précision supérieure aux analyseurs thermiques classiques.
Élimination des erreurs dues à la résistance thermique de contact : la méthode transitoire élimine efficacement les erreurs causées par la résistance thermique de contact, une défaillance courante des débitmètres de chaleur statiques.

Conception conviviale

Préparation minimale des échantillons : aucun usinage complexe n’est requis. Les solides en vrac nécessitent uniquement une surface relativement lisse (au moins deux fois le diamètre de la sonde).
Interface intelligente : Comprend un grand écran tactile LCD couleur pour une commande intuitive et une visualisation des données en temps réel.
Génération de rapports automatisée : Inclut un logiciel performant pour la communication automatisée avec les PC, la gestion des données et la génération instantanée de rapports.

Méthode de la source plane transitoire (TPS) : Principes mécaniques et de mesure

Diagramme de flux LR A [Sonde à double hélice QualiHFM-1000 prise en sandwich entre les deux moitiés de l'échantillon] --> B [Impulsion thermique électrique contrôlée et réglable de 5 à 160 secondes] B --> C [Enregistrement de la résistance en temps réel via un microprocesseur ARM et des puces haute résolution] C --> D [Conversion des variations de résistance en réponse thermique] D --> E [Comparaison des élévations de température avec les modèles mathématiques ISO 22007-2:2008] E --> F [Calcul direct de la conductivité thermique, de la diffusivité et de la capacité thermique]

Processus de mesure étape par étape

Configuration exclusive du sandwich : Une sonde planaire à double hélice se place à fleur de deux couches identiques de votre matériau échantillon, évitant ainsi les longs temps d'attente requis par les méthodes de test statiques.
Chauffage par effet Joule contrôlé : Un courant électrique réglable de 5 à 160 secondes chauffe la sonde à double hélice, envoyant une onde de chaleur transitoire contrôlée dans le matériau environnant.
Suivi de résistance haute résolution : À mesure que l'énergie thermique se dissipe dans les couches environnantes de l'échantillon, les puces de collecte de données haute résolution enregistrent les variations de résistance électrique à travers la sonde à hautes fréquences.
Traitement par microprocesseur ARM : Un microprocesseur ARM traduit les variations de résistance électrique en réponses de température en utilisant le taux de réaction thermique connu de la sonde.
Ajustement de courbe sans dimension : La courbe de température mesurée est comparée à des modèles mathématiques de délai conformes aux normes ISO 22007-2:2008.
Calcul direct multi-propriétés : Le système calcule directement la conductivité thermique, la diffusivité thermique et la capacité thermique massique sans nécessiter de courbes d'étalonnage complexes ni de chauffage destructif de l'échantillon.

Physique des capteurs et hypothèses théoriques

Le QualiHFM™-1000 repose sur des équations de transfert de chaleur dynamiques où un seul élément thermorésistif agit simultanément comme source de chaleur et comme capteur de température :

Assemblage de la sonde à double hélice : La sonde planaire comporte un motif conducteur en double spirale de nickel enfermé dans de fines couches de film isolant, assurant une distribution radiale uniforme de la chaleur dans les moitiés d'échantillon environnantes.
Modèle mathématique directeur : L'élévation moyenne de température (ΔT) du capteur planaire est directement liée au temps sans dimension D(τ) :
ΔT(τ) = (I² · R₀ · α_R) / (π^3/2 · r · k) · D(τ)
Destination I est le courant électrique, R₀ est la résistance initiale de la sonde, α_R est le coefficient de température de la résistance, r est le rayon du capteur, k est la conductivité thermique, et D(τ) est la fonction théorique dépendant du temps.
Hypothèses aux limites idéalisées :
- Limites d'échantillonnage semi-infinies : Les couches de matériau restent suffisamment épaisses (au moins deux fois le diamètre de la sonde) pour que la chaleur n'atteigne jamais les bords extérieurs pendant la fenêtre de test.
- Masse thermique du capteur zéro : La sonde plane reste suffisamment mince pour ne présenter aucune capacité thermique propre perceptible.
- Résistance de contact négligeable : Les calculs transitoires dynamiques éliminent les erreurs de résistance de contact thermique qui dégradent généralement les débitmètres de flux thermique statiques.
- Chauffage par paliers plats : La puissance d'entrée arrive sous forme d'une fonction en échelon instantanée et strictement contrôlée.

Spécifications techniques (Système QualiHFM™-1000 TPS)

Paramètre de test	Spécifications matérielles du QualiHFM™-1000
modèle du produit	Testeur de conductivité thermique (méthode TPS) : QualiHFM™-1000
Méthode de mesure de base	Méthode de source plane transitoire (TPS)
norme internationale	ISO 22007-2:2008 (Plastiques : Méthode de la source de chaleur plane transitoire)
Matériel de traitement	Microprocesseur ARM avec puces de traitement de données haute résolution
Interface utilisateur	Grand écran tactile LCD couleur avec logiciel de génération de rapports automatisé sur PC
Propriétés mesurées	Conductivité thermique, diffusivité thermique et capacité thermique massique
Durée du test	Réglable entre 5 et 160 secondes
La préparation des échantillons	Préparation minimale (nécessite une surface relativement lisse d'une longueur au moins deux fois supérieure au diamètre de la sonde)
Calcul direct	Mesure directe des résultats sans nécessiter de courbes d'étalonnage complexes

Corrections d'erreurs pratiques et avantages systémiques

Négation de la résistance de contact : Les fluxmètres statiques sont sujets à des erreurs dues à la résistance thermique de contact entre les surfaces des échantillons et les plaques de test. Les modèles mathématiques transitoires du QualiHFM™-1000 isolent cette résistance thermique de contact, fournissant ainsi des mesures précises sans usinage complexe des échantillons.
Suivi de la puissance électrique : La résistance du fil chauffant varie avec l'augmentation de la température. La surveillance en temps réel de la tension permet d'équilibrer la distribution d'énergie et d'éviter les erreurs de calcul systématiques.
Soustraction de la masse d'isolation : La fine gaine protectrice entourant le fil à double spirale absorbe une partie de la chaleur initiale. Le logiciel de calcul initial soustrait les artefacts liés à la masse de l'isolant avant de calculer les propriétés finales du matériau.
Sélection automatique de la plage horaire : Les algorithmes logiciels intégrés ISO 22007-2:2008 évaluent les données entre 60 % et 80 % des cycles de chauffage totaux, éliminant les biais de l'opérateur et réduisant la variation de mesure de près de 60 %.

Compatibilité des matériaux et capacités de test polyvalentes

Le QualiHFM™-1000 prend en charge un large éventail d'états de matériaux et de compositions structurelles :

Échantillons solides et en vrac : Permet de tester des blocs d'isolation en vrac, des polymères denses, des céramiques et des métaux structuraux avec une préparation minimale de l'échantillon, ne nécessitant qu'une surface relativement plane d'au moins deux fois le diamètre de la sonde.
Fluides et pâtes : Mesure directement les liquides, les pâtes et les suspensions colloïdales sans nécessiter de courbes d'étalonnage spécialisées.
Poudres et couches minces : Évalue les matériaux granulaires en vrac, les poudres fines, les revêtements industriels et les films minces.
Composites anisotropes : Pour les composites renforcés de fibres ou les feuilles de graphite à conductivité dépendante de la direction, TPS calcule les propriétés à travers le plan et dans le plan en une seule exécution de test lorsque la capacité thermique est connue.

Testeur de conductivité thermique – Fluxmètre thermique QualiHFM™-1000 : Spécifications techniques

Modèle	QualiHFM™-1000
méthode de mesure	Source plane transitoire (TPS)
Plage de conductivité thermique	0.0001 - 300 W/(m·K)
Précision de mesure	± 3%
Erreur de répétabilité	≤3%
Temps de mesure	5 à 160 secondes (réglable)
Plage de température de l'échantillon	-20 ° C à 320 ° C (Nécessite un équipement de contrôle de température externe)
Élévation de la température de l'échantillon	< 15°C pendant le test
Diamètres de la sonde	Sonde 1 : 7.5 mm Sonde 2 : 15 mm Sonde 3 : 30 mm
Dimensions requises pour l'échantillon (Taille d'échantillon unique)	Pour la sonde 1 : ≥ 15 × 15 × 3.75 mm Pour la sonde 2 : ≥ 30 × 30 × 7.5 mm Pour la sonde 3 : ≥ 60 × 60 × 20 mm
Puissance de sortie de la sonde	Sonde 1 : 0 < P < 1 S Sonde 2 : 0 < P < 14 S Sonde 3 : 0 < P < 14 S
Alimentation	Alimentation 220 V CA (option 110 V disponible), consommation électrique < 500 W
Système de contrôle	Microprocesseur ARM avec puce de données haute résolution

Testeur de conductivité thermique – Fluxmètre thermique