隨著熱流計(jì)的相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，多種形式熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)方法和計(jì)量校準(zhǔn)裝置被人們不斷的實(shí)踐，目前熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)方法按照原理主要分為絕對(duì)法和相對(duì)法兩大類。根據(jù)裝置的不同形式，絕對(duì)法又可以分為保護(hù)熱板法、箔加熱法、昭和法等，相對(duì)法又根據(jù)裝置的設(shè)計(jì)方式分為多種不同的表現(xiàn)形式。
 
      1、保護(hù)熱板法
      由于熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)原理與理論依據(jù)與導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量相似，以此在未制定相應(yīng)的熱流計(jì)規(guī)范之前，熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)裝置和計(jì)量校準(zhǔn)方法主要參照導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行。保護(hù)熱板法原本是國(guó)際上通用的測(cè)量絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法之一，主要參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ISO8302《絕熱、穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法》，也已經(jīng)制訂了相應(yīng)的國(guó)標(biāo)。美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)基于保護(hù)熱板法原理，制定了熱流測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)ASTMC177《用保護(hù)式熱板裝置測(cè)量穩(wěn)態(tài)熱流和熱傳輸性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》，如河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院等也起草了相關(guān)的熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)。保護(hù)熱板法基于無(wú)限大平板的單向穩(wěn)定傳熱原理。當(dāng)主加熱器和冷卻器溫度恒定時(shí)，主加熱器功率與其散熱面積之比即等于熱流密度。裝置根據(jù)原理可以分為單試樣法和多試樣法，基本原理如圖1所示，計(jì)量校準(zhǔn)時(shí)，通過控制主均熱板和冷板溫度，使熱板和冷板之間形成均勻穩(wěn)定的熱流，同時(shí)通過控制保護(hù)加熱器，使保護(hù)熱板與主加熱板溫度一致，從而防止熱量的側(cè)向流失。在穩(wěn)態(tài)下，通過測(cè)量主加熱器的功率，在已知主均熱板面積的條件下，即可得到標(biāo)準(zhǔn)熱流密度。

 

      PonteFD在19世紀(jì)80年就采用類似裝置對(duì)熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)進(jìn)行研究，對(duì)單試樣和雙試樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及理論分析，其研制的300mm防護(hù)板法導(dǎo)熱系最大誤差接1%。上海機(jī)械工程學(xué)院秦永烈等學(xué)者早在上世紀(jì)80年代就開始研究相關(guān)裝置，并對(duì)其測(cè)量精度進(jìn)行了理論分析，根據(jù)裝置和被測(cè)熱流計(jì)的不同，計(jì)算得到熱損失均在3%以內(nèi)。后來(lái)上海交通大學(xué)，遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院，西安理工大學(xué)等單位先后制成了基于保護(hù)熱板法的計(jì)量校準(zhǔn)裝置，并進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)。遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院研制的單試樣法熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)裝置經(jīng)驗(yàn)證不確定度在2%以內(nèi)。西安理工大學(xué)韓飛等研制的計(jì)量校準(zhǔn)裝置熱流密度偏差在1.5%以內(nèi)。目前保護(hù)熱板法仍然是最準(zhǔn)確熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)方法之一，但是由于其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，計(jì)量校準(zhǔn)時(shí)需要較長(zhǎng)的平衡時(shí)間，對(duì)計(jì)量校準(zhǔn)速度有一定影響。
 
      2、箔加熱法
      箔加熱法是采用金屬箔制成的加熱器代替絕對(duì)法中的主加熱器。目前主要金屬箔一般采用聚酰亞胺或銅箔為基材刻蝕加熱電路的方法，制成較薄的加熱片。其測(cè)量過程可參照ASTMC1114《薄加熱設(shè)備穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》。由于金屬箔厚度極薄，因此熱量側(cè)向散失可以忽略不計(jì)，在金屬箔底部增加溫差控制器和保護(hù)熱板后，其裝置與單熱板法類似，如圖2所示，計(jì)量校準(zhǔn)時(shí)，通過控制箔加熱器的功率來(lái)確定熱流密度大小，通過檢零熱流計(jì)控制保護(hù)加熱器溫度，使得箔加熱器的熱流只能單側(cè)流向被測(cè)熱流傳感器，同時(shí)控制冷板溫度保證熱流和溫度平衡。清華大學(xué)王補(bǔ)宣等早在1984年就采用5μm的銅箔作為加熱器來(lái)產(chǎn)生熱流，并對(duì)裝置進(jìn)行了數(shù)值分析。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院就以此為原理發(fā)明了一種熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)裝置，通過實(shí)驗(yàn)和理論分析的方法分析得到其不確定度可以達(dá)到1%。由于金屬箔加工技術(shù)的不斷提高，箔加熱法成為近幾年研究較多的檢測(cè)方法。與保護(hù)熱板法相比，箔加熱法的設(shè)備減少了側(cè)向保護(hù)裝置，因此裝置體積和復(fù)雜程度均得到改善，另外箔加熱器熱容較小，平衡時(shí)間一般較短，可以完成快速計(jì)量校準(zhǔn)

 

      3、昭和式
      昭和式測(cè)量方法也是基于無(wú)限大平板理論，其設(shè)計(jì)初衷是模擬熱流計(jì)的真實(shí)使用過程，計(jì)量校準(zhǔn)時(shí)只有熱板，沒有冷板，計(jì)量校準(zhǔn)時(shí)將傳感器一側(cè)直接貼在熱板上，另外一側(cè)采用直接暴露在空氣中，裝置如圖3所示，由于計(jì)量校準(zhǔn)時(shí)容易受外界空氣變化的影響，且平板上的熱流因?yàn)樘筋^的存在發(fā)生扭曲，其測(cè)量結(jié)果與其他幾種方式相差可達(dá)20%］。因此目前這種方法應(yīng)用較少，僅日本昭和電工株式會(huì)社(現(xiàn)KYOTO-KEM)用于計(jì)量校準(zhǔn)TＲ2型熱流傳感器。但是由于昭和式測(cè)量方法對(duì)冷面形狀沒有要求，可以解決一些背面形狀特殊的熱流計(jì)計(jì)量校準(zhǔn)問題。

 

      4、相對(duì)法
      相對(duì)法即通過已經(jīng)經(jīng)過計(jì)量校準(zhǔn)的的熱流計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)量被檢熱流計(jì)的方法。測(cè)量裝置和方法可參照ISO8301或GB/T10295《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法》。一般采用標(biāo)準(zhǔn)熱流計(jì)和被測(cè)熱流計(jì)疊放，或?qū)ΨQ放置的方式，如圖4所示。測(cè)量時(shí)，控制加熱器功率和冷板溫度，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，分別讀取標(biāo)準(zhǔn)熱流計(jì)和被測(cè)熱流計(jì)的示值，通過比較二者差值計(jì)算其誤差。李斌等學(xué)者根據(jù)這種原理對(duì)熱電堆型熱流計(jì)進(jìn)行了標(biāo)定。還有研究者采用相同工況下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)熱流計(jì)和被檢熱流計(jì)分別測(cè)量的方式。相對(duì)法計(jì)量校準(zhǔn)熱流計(jì)時(shí)，測(cè)量比較直觀，對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性要求較低。同時(shí)計(jì)量校準(zhǔn)時(shí)，需要有經(jīng)過計(jì)量校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)熱流計(jì)，而且要求形狀厚度基本相同。被檢熱流計(jì)準(zhǔn)確性取決于標(biāo)準(zhǔn)熱流計(jì)是否準(zhǔn)確，因此一般情況下測(cè)量不確定度要比絕對(duì)法大，通常超過5%

 

      5、其他方法
      除上述應(yīng)用較多的方法外，近年來(lái)一些研究者還提出了一些其他的測(cè)量方法。如中科院力學(xué)所采用材料的熱容標(biāo)定熱流計(jì)的方法。此方法的基本原理是將熱流計(jì)與一個(gè)導(dǎo)熱性好的高溫物體緊密貼合，并將高溫物體的其余各面保持絕熱，通過高溫物體的質(zhì)量，比熱容等已知參數(shù)以及對(duì)高溫物體溫度的測(cè)量來(lái)計(jì)算瞬態(tài)熱流，從而對(duì)熱流計(jì)進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)或標(biāo)定］。上海市計(jì)量科學(xué)研究院葛志松等提出采用已知材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量熱流的方法，即通過測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)材料的兩側(cè)的溫差，推導(dǎo)出熱流密度，從而對(duì)熱流計(jì)進(jìn)行標(biāo)定和計(jì)量校準(zhǔn)山東省計(jì)算中心鄭曉勢(shì)等提出采用冷箱和熱箱法測(cè)量熱流的方法，通過熱箱和冷箱溫度的控制產(chǎn)生穩(wěn)定的熱流，通過對(duì)導(dǎo)熱平板兩側(cè)溫度的測(cè)量推導(dǎo)出熱流密度