- 选题背景和意义：
材料热导率和热扩散系数是材料的重要热物理性质，尤其新材料的热物理性质是热物理科学领域和材料科学领域共同关注的基础数据之一。
测量热导率和热扩散系数的理论基础是热传导理论，其基本原理都是将被测材料置于特定的初始条件和加热激励的边界条件下，测定通过被测对象的热流量以及特征点或面上的温度或温度变化率，再根据在该边界条件下热传导方程的解计算出热导率和热扩散系数。
测量热导率的方法可以依据其测量原理分为稳态法和瞬态法。稳态法的优点是测量原理简单，精度较高，其缺点是不能测出热扩散系数，测试周期较长。而瞬态方法测试周期短、可以同时测定热导率和热扩散系数，但加热器及温度传感器的热惯性会影响测量精度。
因此，目前的测量方法难以兼顾测试周期和测量精度的问题。本论文旨在基于热传导理论，探索一种圆环加热激励中心点测温的热物性传感器及测量新方法，解决不能兼顾测试周期和测量精度的问题。
- 课题关键问题及难点：
- 理论模型的建立
首先根据给定的边界条件求解非稳态温度场，确定热物性特定点温度的变化规律以及加热功率之间的显式关系；再根据温度变化的特点来确定热物性参数的反演方法。
- 如何保证温度测量精度控制
由于试件受热面与加热器之间安装的温度传感器，导致试件与加热器之间的接触热阻，在测量硬质材料时会导致很大的误差。因此，应该除将传感器尽量安装在试件形心位置外，应该思考有没有其他提高温度测量精度的方法。
- 如何降低甚至避免接触热阻带来的误差
接触热阻影响因素很多，如接触面的光滑程度，间隙大小，其中填充物质种类及温度，这会给测量材料热导率和热扩散系数带来极大的不确定性。所以我们应该思考如何避免接触热阻带来的误差。
- 数学模型的求解方法
在特定的加热边界条件下，测定通过被测对象的热流量以及特征点或面上的瞬时温度或温度变化率，再根据热传导方程的解推导计算出热导率和热扩散系数。
三、文献综述通过阅读相关文献，整理了以下内容：
- 导热系数测量方法
文献[1]中介绍，按照测试原理分类，导热系数的测量方法分为稳态测量法和非稳态测量法。稳态测量法是指当被测材料达到热平衡状态后，温度场不随时间变化，通过测量其内部的温度梯度和热流，推算被测材 料导热系数。比较常见的稳态测量法包括:保护热板法、热流计法、热流法、圆管测量法等。相对于非稳态测量法来说，稳态测量法热平衡时间较长，适用于测量导热系数较小的材料。非稳态测量法是通过观察材料内部温场随时间发生变化的规律，利用生热的功率和温场变化规律来推算材料的导热系数。该方法在材料升温过程中进行测量，与材料是否达到热平衡状态无关，故测量效较高，多用于测量高导热系数的材料。比较常见的非稳态测量法包括热线法、激光闪射法等。还有针对特殊场合 应用的一些测量方法，例如热脉冲法、圆管法等。
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