Test af nøjagtigheden af GHP 456 og HFM 446 med det nye ERM-FC440 referencemateriale

1. Resultater opnået med GHP 456

Teknikken med den beskyttede varmeplade (GHP) er en absolut metode uden kalibrering af varmeledningsevnen. I tilstanden med to plader beregnes varmeledningsevnen λ ud fra effekten Q, der strømmer ind i varmepladen med måleområdet A, temperaturgradienten over de to prøver ΔT samt den gennemsnitlige prøvetykkelse d på følgende måde:

GHP-målinger på ERM-FC440-prøver blev udført ved hjælp af en NETZSCH GHP 456 HT Titan^® udstyret med flydende nitrogenkøling. ERM-FC440a-prøver med serienumrene 001, 002, 003 og 005 blev brugt til GHP-testene. Parret af prøver 001+002 og parret 003+005 blev hver især målt samtidigt i topladetilstand. Temperaturgradienten på tværs af prøverne var 30 K ved temperaturer under -10 °C og 20 K ved 10 °C og højere temperaturer. Prøverne havde stive afstandsstykker i hjørnerne med en længde, der var identisk med den nominelle prøvetykkelse, for at sikre en defineret prøvetykkelse.

Figur 3 viser resultaterne af GHP-målingen: I temperaturområdet mellem -150 °C og 70 °C er den relative afvigelse fra de nominelle varmeledningsevneværdier beregnet ud fra ligning 1 mindre end ± 1,3 % for alle måledata undtagen for et punkt ved -150 °C, som afviger med -2,2 %. Disse resultater er i overensstemmelse med den forventede nøjagtighed for GHP 456.

2. Resultater opnået med HFM 446

Varmestrømsmålerteknikken (HFM) er en relativ metode baseret på kalibrering af varmestrømssensorerne ved hjælp af et referencemateriale med kendt Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne. Den ukendte Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne λ for en prøve beregnes ud fra varmestrømmen pr. areal Q/A og temperaturgradienten ΔT over prøven med en gennemsnitlig tykkelse d i henhold til Fouriers ligning for endimensional varmestrøm som følger:

HFM-målingerne på ERM-FC440-prøverne blev udført ved hjælp af NETZSCH HFM 446 Lambda Eco-Line Small, Medium og Large instrumenter. To HFM 446 Large -enheder med serienummer 0009 og 0010 på forskellige steder blev brugt til at teste ERM-FC440c-prøverne med serienummer 004 og 005. To HFM 446 Medium -enheder med serienummer 0007 og 0009 blev brugt til at teste ERM-FC440a-prøverne med serienummer 001, 002, 003 og 005. Tre HFM 446 Small -enheder med serienummer 0086, 0087 og SOA-002 blev brugt til at teste ERM-FC440-prøver med størrelsen 20 cm x 20 cm skåret ud af ERM-FC440c-kortet med serienummer 005, efter at målingerne i HFM 446 Large var afsluttet. Til dokumentationsformål fik hvert 20 cm-kort et identifikationsnummer med fem cifre, som blev laseret på forsiden (se også figur 1 til højre). Alle enheder blev kalibreret med enten NIST SRM 1450d eller IRMM440. Målingerne blev udført ved gennemsnitstemperaturer mellem -10 °C og 70 °C med en temperaturgradient over prøverne på 20 K og et kontakttryk på maksimalt 2 kPa.

Figur 4 til 6 viser måleresultaterne fra alle HFM-instrumenter. I hele temperaturområdet ligger den relative afvigelse fra de nominelle varmeledningsevneværdier beregnet ved hjælp af ligning 1 inden for ± 1,5 % for de fleste måleresultater, undtagen for nogle målepunkter ved den højeste temperatur på 70 °C. Alle resultater er i overensstemmelse med den forventede nøjagtighed på ± 2 % for HFM 446-varmestrømningsmålere.