瞬態平面熱源技術(Transient Plane Source Method, TPS)用於測量導熱係數的一種方法，是由瑞典Chalmer理工大學的Silas Gustafsson教授在熱線法的基礎上發展起來的一項專利技術，
基本介紹
- 中文名：瞬態平面熱源技術
- 外文名：Transient Plane Source Method, TPS
- 所屬學科：電子感測器
- 類型：測量導熱係數的一種方法
- 發明人：Silas Gustafsson教授
- 所屬國家：瑞典
技術分析,原理,
技術分析
在研究材料時能夠同時測量熱導率、熱擴散率以及單位體積的熱容。這種方法採用一個瞬間熱平面探頭，在大多數套用中被稱之為Hot Disk熱常數分析儀。瞬態平面熱源技術在國內正在被越來越多地研究人員套用於各種不同類型材料的熱物性的測試。
原理
瞬態平面熱源法測定材料熱物性的原理是基於無限大介質中階躍加熱的圓盤形熱源產生的瞬態溫度回響。利用熱阻性材料做成一個平面的探頭，同時作為熱源和溫度感測器。鎳的熱阻係數——溫度和電阻的關係呈線性關係，即通過了解電阻的變化可以知道熱量的損失，從而反映樣品的導熱性能。Hotdisk探頭採用導電金屬鎳經刻蝕處理後形成的連續雙螺旋結構的薄片，外層為雙層的聚醯亞胺(Kapton)保護層，厚度只有0．025mm，它令探頭具有一定的機械強度並保持與樣品之間的電絕緣性。在測試過程中，探頭被放置於中間進行測試。電流通過鎳時，產生一定的溫度上升，產生的熱量同時向探頭兩側的樣品進行擴散，熱擴散的速度依賴於材料的熱傳導特性。通過記錄溫度與探頭的回響時間，由數學模型可以直接得到導熱係數和熱擴散率，兩者的比值得到體積比熱。
初始測試時，在Kapton塗層上會產生很小的溫度下降，經過很短的，由於輸出功率是恆定的，溫度的下降將保持恆定。探頭的電阻變化可用下式表示。
R(t)=Ro[1+α△Ti+α△T(τ)] (1)
其中
Ro：探頭在瞬間記錄前的電阻；
α：電阻溫度係數（TCR）；
△Ti：薄膜保護層中的溫差（由於保護層非常薄，在很短時間內可以把△Ti看作是定值）；
△T(τ)：與試樣處於理想完全接觸時探頭平均溫升。
而△T(τ)可以表示為：
△T(τ)=QD(τ)/(λroπ^3/2) (2)
其中：
Q：恆定輸出功率；
ro：探頭半徑；
λ：被測樣品導熱係數，即我們要求的值；
D(τ)：無因此時間函式。
假設R*=Ro(1+α△Ti), K=αRoQ/(λroπ^3/2)，將(2)式代入(1)式得：
R(t)=R* + K D(τ) (3)
將測得的電阻值R(t)對D(τ) 作圖得到一條直線，截距是C。通過反覆變換特徵時間θ擬合，使R(t)對D(τ)的 得直線相關性達到最大，此時導熱係數便可以由直線的斜率K計算得出。
瞬態平面熱源技術
