加熱與溫度量測裝置

為得到較佳的等溫面，以銅箔、天然雲母、鎳鉻絲及巴沙木等材料 來製作加熱片，每片加熱片上均黏有七條熱電偶線，藉此量測出加熱片 的各點溫度，其詳細的製作過程如下：

（a）材料準備：

銅箔（厚度 0.15mm）、天然雲母片、電路板（厚度 1.3mm）、直 徑 0.17mm 之鎳鉻絲、AB 膠，電氣絕緣膠布、巴沙木、線徑 0.005inch 之 J-TYPE 熱電偶線與快乾膠等。

（b）雲母片夾層製作：

取平整且厚度適當的天然雲母片，切出寬度 13.2mm，長度 32mm 之長條型。將天然雲母片剝離，取出厚度約 0.5mm 者兩片。取厚度 1.3mm 之電路板，切出寬度 13.2mm，長度 32mm 之長條形，並於裁 好的電路板上繞以細密且均勻間隔之鎳鉻絲（圖 2-9 (5)），電路板上 的鎳鉻絲不可相互重疊以避免短路，並將鎳鉻絲穿過電路板最外側的 適當孔位。以快乾膠將纏繞之鎳鉻絲固定於電路板上，再將剪裁好的 兩片 0.5mm 厚之雲母片包覆在繞線電路板的正反兩面，用以絕緣鎳鉻 絲與銅箔避免漏電，並用電氣絕緣膠布固定。於長度方向鑽三個孔徑 1mm 之通孔，以利熱電偶線穿過（圖 2-9 (2)(3)）。

（c）銅箔處理：

切取尺寸為 32mm×24.2mm 厚度 0.15mm 之銅箔，並且於寬度方

向距邊緣 5.5mm 處輕微切出折痕，將銅箔折成寬度為 13.2mm 之 U 字 型（圖 2-9 (1)），測試面盡量保持平坦。並將穿過雲母片夾層之三條 熱電偶線黏貼於銅箔與雲母片內側通孔對應的位置（圖 2-9 (6)~(8)）。

（d）巴沙木處理：

切取 32mm×13.2mm×1.1mm 的巴沙木（圖 2-9 (4)），在巴沙木內 側距離中心點約 8mm 處黏貼兩條熱電偶線（圖 2-9 (9)），並在巴沙 木上鑽五個直徑 1mm 之通孔，中間三個通孔各用來通過先前黏貼的 三條熱電偶線，另兩個通孔距離巴沙木邊緣 1mm，用來穿過與固定鎳 鉻絲。最後在巴沙木的背面距離中心點約 8mm 處再黏貼兩條熱電偶 線。（圖 2-9 (9)）

（e）加熱片成形：

將步驟（b）之繞線雲母片夾層以 AB 膠黏貼於步驟（c）之銅箔 內側，使銅箔成為發熱體，再以 AB 膠緊貼在步驟（d）之巴沙木內 側。組裝時，將各熱電偶線與鎳鉻絲分別由巴沙木上的各通孔拉出，

至此完成加熱片的組裝工作。製作過程中務必保持加熱面銅箔的平 整，以達到均溫的效果以利計算熱損失值，最後在击塊底部再加裝一 32mm×13.2mm×6mm 的巴沙木，以及為了減低熱量由加熱片背面散失 產生的熱損失，故在加熱片露於外界的部分再貼附厚度為 25mm 之絕 熱泡棉，故加熱片尺寸為 32mm×13.2mm×10mm 如圖 2-9 所示。

（f）加熱片測試：

將完成後的加熱片之兩條鎳鉻絲連接電源供應器，由電源供應器 提供一電位差，鎳鉻絲通電後發熱，使銅箔溫度上升。量測黏貼於銅 箔背面三條熱電偶線之溫度，若彼此溫度差均能維持在 0.1℃內則通 過測試。

至於另外八塊 32mm×13.2mm×10mm 之加熱片，其詳細製作方法也 如同上述（a）~（f）的步驟，在每塊加熱片上都有七條熱電偶線，其中 三條熱電偶線黏貼於銅片背面，兩條熱電偶線預埋在巴沙木內側，另兩

條熱電偶線則黏貼在巴沙木背面，故九塊加熱片所含量測環境溫度的熱 電偶線，共有六十三組。

為準確的控制每個加熱片之輸入熱量，將每一加熱片分別連接至 Good Will 公司型號 GPC-3030D 的電源供應器，並且利用 TES 公司型號 2201 的三用電表量測電壓與電流值，溫度量測部分則利用 OMEGA 公司 TT-J-36 熱電偶線(線徑為 0.005inch 之 J-TYPE 熱電偶線)，配合 Yokogawa 公司型號 DA-2500E 的資料擷取器，讀取各熱電偶線溫度值。並以 National Instruments 公司 AT-GPIB 資料擷取卡，將熱電偶線所量得的溫 度值讀入個人電腦進行分析。

圖 2-8 發煙器裝置圖

(1)銅箔 (5)鎳鉻絲

(2)雲母片 (6)~(8)黏貼於銅箔背面之熱電偶 (3)電路板 (9)黏貼於巴沙木上下之熱電偶 (4)巴沙木

圖 2-9 加熱片結構示意圖 (1)

(2)

(3)

(4)

(5) (6)

(7)

(8)

(9)

(2)

heating face

Balsa block 32mm

13.2mm

6mm 4mm (9)