主题：【原创】电压信号（uV）是如何转换为热流信号（mW）的

我留个名先，下午马上给大家答案哈哈哈哈。



我开了个新帖，大家可以去讨论，http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20100120/2358237/

热流型DSC的标定
uV-mW


先说为什么要把uV转换为mW呢？因为大家要热量单位啊，要焦耳啊，客户要，领导要，发文章也要。
而仪器出来的自然都是电信号，所以要转换过来。也就是说我们要得到二者的一个对应关系，即仪器得到的一个uV的信号相应，应该对应多少功率，即（mW）。这个对应关系，或者说系数，我们称之为灵敏度（Sensitivity），暂且称之为A
单位为 uV/mW，
A值越大，说明单位功率（想象成热量可能更容易理解）的热现象，在仪器中得到的信号响应越大，也就是灵敏度更高。

转换方法：
用已知的，公认的可以精确定量的热现象来建立这一对应关系，即得到灵敏度系数A。

标样实验-通常是标准金属，以下以Sn为例

这个过程我们称之为“标定”（有人习惯说“校准”，其实并不准确）

取已知质量的Sn，做一组熔融实验，积分，得到峰面积，峰面积应该对应于样品的熔融焓



这里，峰面积可以用uV.S/mg表示（纵坐标为uV,横坐标为时间S，二者相乘，再除以样品质量），即每毫克的Sn熔融可以在仪器中产生多少信号响应，图中Normalized一项，20.47uV.S/mg。
而Sn的熔融焓是已知的，即60.2J/g
建立一个等式，以uV(uV.S)表示的峰面积应该等于转换后以mW（mW*S=J）表示的峰面积，也就是
20.47*m = A*（60.2*m）
20.47=S*60.2
--------量纲方面------------------------
uV.S/mg=A* J/g
      =A*mJ/mg
约去mg
uV*S=A*mJ
A=uV*S/mJ=uV/(mJ/S)=uV/mW
--------------------------------------------
S=20.47/60.2=0.34uV/mW
这就得到了灵敏度系数S
注意：这个0.34，只在同样条件，相同温度范围适用。
因为即使条件一样，一定类型传感器在不同温度的灵敏度也是不同的。

能不能从物理意义上解释这个问题呢?
电压信号和热两之间的转换是怎么样的,
他们之间一定是这样的线性关系吗?
我的猜想是
Q/t=cmT/t  T和电压信号是线性关系  CM都是定植所以他们之间是先行关系

“哦，这个可能是我没有标注清楚，纵坐标应该是Delta uV，即样品热电偶与参比热电偶的电压差。”

图中纵坐标是对的吧，公式中应该用delta uV.

“那么18楼longchina可能误解了热电偶的非线性与热电偶电压-温度之间一一对应关系之间并不矛盾。”

非线性是指图中的线条是曲线而非直线。

大陆同志的四线测电阻，佳做，拜读了。最近刚好碰到类似的问题，计量里的确是这么做的

今天再读论坛上广为流传的Bhadeshia写的一篇手稿“Thermal Analysis Techniques”，其中谈到uV与mW之间换算的另一种更直观更具有物理意义的关系(好像与tutm老师的理解有些差异)，如下所示，明显，uV等价于ΔT没错，但mW与dT之间的换算实际上涉及到温度随时间变化率：

“dH'/dt refers to the heat evolution of an exothermic transition; the first term on the right hand side is the area under the DSC peak, after correcting for the baseline. The second term on the right refers to the actual baseline, and it is this which is used in specific heat determinations. The last term takes account of the fact that some of the evolved heat will be consumed by the specimen to heat itself, and does not affect the are under the DSC peak, but may distort the peak shape.”

note: 这里Tsp-Trp即ΔT即uV。

原文由 大陆(handsomeland) 发表:
今天再读论坛上广为流传的Bhadeshia写的一篇手稿“Thermal Analysis Techniques”，其中谈到uV与mW之间换算的另一种更直观更具有物理意义的关系(好像与tutm老师的理解有些差异)，如下所示，明显，uV等价于ΔT没错，但mW与dT之间的换算实际上涉及到温度随时间变化率：

呵呵，其实我也是从使用者角度的想法，谢谢各位，也学习了。

原文由 tutm(tutm) 发表:
呵呵，其实我也是从使用者角度的想法，谢谢各位，也学习了。

您的这个topic很有启发性，我是在读文献的过程中联想到这个问题的，我想这很能激发大家思考和讨论。
也谢谢您在这里营造良好氛围！

原文由 大陆(handsomeland) 发表:
今天再读论坛上广为流传的Bhadeshia写的一篇手稿“Thermal Analysis Techniques”，其中谈到uV与mW之间换算的另一种更直观更具有物理意义的关系(好像与tutm老师的理解有些差异)，如下所示，明显，uV等价于ΔT没错，但mW与dT之间的换算实际上涉及到温度随时间变化率：

“dH'/dt refers to the heat evolution of an exothermic transition; the first term on the right hand side is the area under the DSC peak, after correcting for the baseline. The second term on the right refers to the actual baseline, and it is this which is used in specific heat determinations. The last term takes account of the fact that some of the evolved heat will be consumed by the specimen to heat itself, and does not affect the are under the DSC peak, but may distort the peak shape.”

note: 这里Tsp-Trp即ΔT即uV。

这个公式是从概念上说明如何正确计算/理解DSC峰的积分，和单位的问题无关啊。。。
右边第一项是说你要扣基线--也就是本实验的基线--得到峰面积
右边第二项是说你要扣基线--也就是空白试验--来修正
右边第三项是说要修正样品自身升温所吸收的热量-也就是样品比热的影响

之间好像也也没涉及到uV和mW嘛。。。。

考虑到所有这些修正后，热流型DSC仪器出来的积分峰面积仍然是以uV来表示的，总是要转化的。

原文由 大陆(handsomeland) 发表:
今天再读论坛上广为流传的Bhadeshia写的一篇手稿“Thermal Analysis Techniques”，其中谈到uV与mW之间换算的另一种更直观更具有物理意义的关系(好像与tutm老师的理解有些差异)，如下所示，明显，uV等价于ΔT没错，但mW与dT之间的换算实际上涉及到温度随时间变化率：

“dH'/dt refers to the heat evolution of an exothermic transition; the first term on the right hand side is the area under the DSC peak, after correcting for the baseline. The second term on the right refers to the actual baseline, and it is this which is used in specific heat determinations. The last term takes account of the fact that some of the evolved heat will be consumed by the specimen to heat itself, and does not affect the are under the DSC peak, but may distort the peak shape.”

note: 这里Tsp-Trp即ΔT即uV。

是ΔT没错，但这是概念上的说明，不涉及到具体单位，只不过热流型DSC仪器里面表现出来是uV
Rd应该是热阻，所以热流=ΔT/热阻，这个比较抽象
可以参考电学I=U/R理解，ΔT就是一个温度势


我觉得大家有点把这个问题神秘化了，其实这个转化也没那么多物理意义的，只是仪器的标定方法而已。
书中的东西都是从理论上告诉我们怎样正确理解热流型DSC的积分峰面积，怎样理解吸/放热过程，应该和具体的单位转化过程无关

原文由 大陆(handsomeland) 发表:

原文由 tutm(tutm) 发表:

这个公式中没有发现V和W的关系啊？

    功率与电压之间有个灵敏度的概念

    k=uv/uw,这个灵敏度也可以是说仪器的校正系数了

  由图上得出电压信号，根据公式计算出热流速率，就可以计算出灵敏度，这是蓝宝石标样校正的方法