Test av noggrannheten hos GHP 456 och HFM 446 med det nya referensmaterialet ERM-FC440

1. Resultat som erhållits med GHP 456

GHP-tekniken (guarded hot plate) är en absolut metod utan någon kalibrering av värmeledningsförmågan. I läget med två plattor beräknas värmeledningsförmågan λ från effekten Q som flödar in i värmeplattan med mätområdet A, temperaturgradienten över de två proverna ΔT samt den genomsnittliga provtjockleken d enligt följande:

GHP-mätningar på ERM-FC440-prover utfördes med hjälp av en NETZSCH GHP 456 HT Titan^® utrustad med kylning med flytande kväve. ERM-FC440a-provkroppar med serienummer 001, 002, 003 och 005 användes för GHP-testerna. Provkroppsparet 001+002 och provkroppsparet 003+005 mättes var och en samtidigt i tvåplatteläge. Temperaturgradienten över provkropparna var 30 K vid temperaturer under -10°C och 20 K vid 10°C och högre temperaturer. Provkropparna hade styva distanser i hörnen med en längd som var identisk med den nominella provkroppstjockleken för att säkerställa en definierad provkroppstjocklek.

Figur 3 visar mätresultaten för GHP: I temperaturområdet mellan -150°C och 70°C är den relativa avvikelsen från de nominella värmekonduktivitetsvärdena beräknade enligt ekvation 1 mindre än ± 1,3% för alla mätdata utom för en punkt vid -150°C som avviker med -2,2%. Dessa resultat är i enlighet med den förväntade noggrannheten hos GHP 456.

2. Resultat som erhållits med HFM 446

Värmeflödesmätartekniken (HFM) är en relativ metod som bygger på kalibrering av värmeflödesgivarna med hjälp av ett referensmaterial med känd Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga. Den okända värmeledningsförmågan λ hos ett prov beräknas från värmeflödet per area Q/A och temperaturgradienten ΔT över provet med medeltjockleken d enligt Fouriers ekvation för endimensionellt värmeflöde enligt följande:

HFM-mätningarna på ERM-FC440-proverna utfördes med hjälp av NETZSCH HFM 446 Lambda Eco-Line Small, Medium och Large instrument. Två HFM 446 Large enheter med serienummer 0009 och 0010 på olika platser användes för att testa ERM-FC440c-proverna med serienummer 004 och 005. Två HFM 446 Medium enheter med serienummer 0007 och 0009 användes för att testa ERM-FC440a-provexemplaren med serienummer 001, 002, 003 och 005. Tre HFM 446 Small enheter med serienummer 0086, 0087 och SOA-002 användes för att testa ERM-FC440-prover med storleken 20 cm x 20 cm som skurits ut från ERM-FC440c-kortet med serienummer 005 efter att mätningarna i HFM 446 Large hade slutförts. För dokumentationsändamål tilldelades varje 20 cm-kort ett femsiffrigt identifikationsnummer som laserades på framsidan (se även figur 1 till höger). Alla enheter kalibrerades med antingen NIST SRM 1450d eller IRMM440. Mätningarna utfördes vid medeltemperaturer mellan -10°C och 70°C med en temperaturgradient över proverna på 20 K och ett kontakttryck på maximalt 2 kPa.

Figurerna 4 till 6 visar mätresultaten från alla HFM-instrument. Över hela temperaturområdet ligger den relativa avvikelsen från de nominella värmekonduktivitetsvärdena, beräknade med ekvation 1, inom ± 1,5% för de flesta mätresultaten, med undantag för några mätpunkter vid den högsta temperaturen på 70°C. Alla resultat är i enlighet med den förväntade noggrannheten på ± 2% för HFM 446 värmeflödesmätare.