LFA457数据分析向导资料.docx
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LFA457数据分析向导资料
LFA447数据分析向导
1.新建/打开数据库
打开分析软件ProteusLFAAnalysis。
弹出如下界面:
如果要把导入数据保存在原有的数据库中,选择数据库所在的文件夹,双击打开该数据库。
如果要为导入数据新建一个数据库,选择存盘路径,在“文件名”中输入数据库文件名,点击“打开”,软件会自动创建一个新的数据库文件。
随后出现数据库管理窗口:
注:
LFAProteus的数据以Access数据库文件(*.mdb)的形式进行管理。
LFA447(Nanoflash)的原始数据文件(*.dat)需要导入到数据库文件中,一个数据库文件可存放多个测量数据。
从数据分类管理的角度出发,一般建议为每一批样品单独创建一个数据库。
2.导入LFA447数据文件/设定材料属性
点击“LFA数据库”窗口的“数据库”菜单下的“导入LFA447文件”,弹出“选择导入文件”对话框:
选择所要导入的数据文件,点击“打开”,弹出“导入–材料选择”对话框:
如果在数据库中原已有该材料的信息,只需在材料列表中“选择已有材料”即可;如果是新建的数据库或原数据库中没有该材料的信息,则“定义新材料”,点击“下一步”,弹出“材料定义”对话框:
LFAProteus中每一个测试数据都有相应的材料属性定义,包含样品的名称、密度、比热表、热膨胀系数表、热扩散系数表等信息,其中比热、热膨胀与热扩散系数三个表格可通过点击“对应表”按钮进行设定。
对于单层样品:
Ø如果仅仅是热扩散系数测试,三个表都不需链接,直接点击“完成”。
Ø如果除热扩散测试外还同时使用比较法计算比热,则此时先可点击“完成”,待比热计算完成后使用“导出比热表”的方法重新对材料属性中所链接的比热表进行设定。
(详见LFA比热与导热系数计算方法)
Ø如果已有比热的文献值(或使用其它仪器得到的测量值),需要链接到材料属性中,以便结合热扩散测试结果进一步计算导热系数,则在“比热表”的选项卡中点击“对应表…”,弹出如下窗口:
在“已有的比热表”列表中打勾的是当前链接的比热表,保存的是在Nanoflash测量程序中样品定义时输入的Cp值,一般仅为室温下的单点值。
因比热是一个随温度而变化的值,需要对其进行重新设定。
常用的有如下三种设定方法:
a.选中该表格,点击“编辑”,直接在原表格上进行修改:
→
b.如果有相应的*.cpe格式的比热标准表,可点击“增加”→“从标准文件”,弹出如下对话框:
选择相应的cpe文件,点击“打开”,软件已自动导入cpe文件中的比热数据,弹出如下对话框:
点击“保存”,回到比热列表界面:
可以看到列表中已多了一个导入的比热表。
此时可选中原比热表,点击“删除”,再在新增的比热表左侧打勾,表示把该比热表链接到当前材料的属性定义中:
再点击“关闭”即可。
c.如果是在Netzsch的DSC或STA仪器上测得比热数据并已经导出为txt文件,则可使用“增加”→“从导入的ASCII文件”功能直接导入文本数据。
导入后的操作同2,此处不再赘述。
如果在测试温度范围内样品热膨胀/收缩程度较大,可在材料属性定义中链接相应的热膨胀表,对高温下样品厚度与密度的变化进行修正。
但对于LFA447,最高测试温度只到300℃,在该温度范围内大多数样品的尺度变化程度都很小可近似忽略,因此一般不需链接热膨胀表。
对于单层样品,不需要链接热扩散表;对于双层或三层模式的测试,则需定义所有各层的比热表,以及各已知层的热扩散系数表。
材料属性定义完成后,点击“完成”,即完成测量文件的导入过程。
如果有多个测量文件,按照上述的步骤逐一导入并设定材料属性。
导入数据后的数据库管理窗口如下图所示:
3.装载测量文件到分析界面/选择计算模型
在测量文件列表中选择待分析的测量,点击“操作”菜单下的“载入分析窗口”或“载入分析窗口(独占)”,将测量装载到分析窗口中。
(这两个功能项的差别在于:
如果分析窗口已有其他测量文件,“载入分析窗口”将把新的测量文件与原测量文件置于同一窗口中,“载入分析窗口(独占)”则卸载原测量文件,使新的测量文件独占分析窗口。
)
对于新导入的未经计算的测量数据,“载入”后会自动弹出如下对话框:
点击“是”,弹出“选择模型”对话框:
基线类型:
推荐使用“线性”(对样品周围环境温度本身的漂移进行修正。
前提:
Nanoflash测试程序中“Measurement”→“Parameters”中的baseline点数为300点以上)
模型:
共有四类八种,可单选也可多选(例如同时选择cowan和cape-Lehman并对计算结果进行比较)。
选择方法概述如下:
Ø绝热模型:
不作热损耗修正。
一般不用(除非和早期使用绝热模型计算的文献数据作比较)
ØCowan模型:
包含热损耗修正。
精确,在样品不太厚和温度不太高的情况下和Cape-Lehman模型计算结果相差无几,对于特别薄的样品有时拟合效果还要胜过Cape-Lehman。
推荐。
计算速度快。
ØCape-Lehman模型:
包含表面热损耗修正和径向辐射热损耗修正。
在大多数情况下最精确,特别在800℃以上高温、且样品较厚的情况下,有时和Cowan计算结果可相差3%以上。
推荐,但计算时间较长。
Ø辐射模型:
只用于样品部分透光(如玻璃、人工晶体类样品)的场合,由于光能量的透射效应,在脉冲照射后样品起始升温的区域存在基线的“跃迁”(温度的突升),如下图所示:
使用辐射模型,对这一类基线的突升进行修正。
Ø脉冲修正:
针对照射脉冲本身宽度与能量分布对测量曲线的起始上升(t50之前)部分造成的影响进行修正。
推荐使用(选择XX模型+脉冲修正。
特别在能量透过时间短、t50与脉冲宽度数量级相近的情况下,这一修正十分关键)
4.计算热扩散系数
模型选择后,点击“确定”,软件开始根据所选模型进行拟合计算。
计算结束后的分析界面如下:
上图的分析界面上有四个小窗口。
左上角的小窗口(基本信息窗口)以选项卡的形式显示当前测量文件与所选闪射点的相关信息。
右上角的小窗口(结果窗口)显示的是各闪射点计算后的热扩散系数值,其所支持的各项操作大多在“结果”下拉菜单中。
左下角的小窗口(激光脉冲窗口)为LFA427/457专用,LFA447中为空(可关闭)。
右下角的小窗口(检测信号窗口)显示的是当前所选闪射点的原始测量曲线,其所支持的坐标调整、打印等各项操作在“检测信号”菜单中。
使用闪射点工具条上的六个按钮,可以在各个闪射点(shot)之间来回切换:
默认的计算是以闪射点上全部的采样数据点来进行的。
若某些闪射点的采样时间太长,需要作计算范围的调整,可点击“闪射点”菜单下的“设定计算范围”,重新调整计算范围(一般选择10倍半升温时间)。
若需要使用其它模型重新计算热扩散系数,可点击“闪射点”菜单下的“计算热扩散系数”:
或“测量”菜单下的“重新计算热扩散系数”:
如果一个测量使用了两种以上的模型进行计算,需要选择分析窗口中显示何种模型的计算结果,可点击“测量”菜单下的“选择热扩散系数显示模型”:
5.打印测量报告
计算完毕后,即可打印测量报告。
如果该测量有链接的比热表,点击“结果”菜单下的“信号与曲线”,在弹出对话框中将“比热”与“导热系数”打上勾:
如果需要调整测量报告上数据的小数位数,可使用“工具”菜单下的“编辑单位格式”功能:
随后点击“输出”菜单下的“打印结果”-->“打印数据”,在弹出的“打印测量报告”对话框中根据需要选择“单点”或“平均值”模式,选择是打印到纸面、还是PDF文件,随后点击“打印预览”可预览打印效果,点击“开始”可进行打印:
下图为单点模式的测量报告:
下图为平均值模式的测量报告:
6.打印/导出图谱
如果需要,也可以打印或导出热扩散系数-比热-导热系数~温度的关系图。
首先点击“结果”菜单下的“平均值”,在分析窗口中对同一温度下的各测试点取平均:
→
随后点击“结果”菜单下的“拟合”,在弹出的对话框中选择拟合类型:
拟合类型有多种,具体选择哪一种合适应视具体测量结果而定。
对于大多数样品可选用“多项式”,级数选“2”。
拟合后的效果如下:
随后点击“结果”菜单下的“属性”,弹出“结果图属性”对话框,修改“曲线/点”与“坐标轴”选项卡中的设定,以使用不同的颜色来表示热扩散系数、比热、导热系数三条曲线:
使用“结果”菜单下的“设置X轴范围”、“设置xxxY轴范围”等功能,可对各曲线的坐标进行适当调整,使重叠的曲线相互错开、图谱更美观一些:
点击“结果”菜单下的“插入文本”,可插入一些标注文字:
点击“文件”菜单下的“保存分析”,可将处理并标注后的图谱保存为分析文件(*.lfa):
点击“输出”菜单下的“打印结果”-->“打印图谱”,可进行图谱打印。
“预览”功能可预览打印效果:
使用“输出”菜单下的“导出结果”系列功能项,可将图谱导出到PDF文件,或导出为emf、jpg、tif等格式的图片文件,以便于使用email发送、插入文字处理软件中,或日后在图片处理软件中打开查看:
耐驰仪器公司应用实验室
徐梁
初稿于2005.7.
修订于2010.11.,基于LFAProteus5.2.0