KD2 Pro 热特性分析仪操作手册 - 北京力高泰科技有 … Pro-CN.pdfKD2 Pro...

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KD2 Pro 热特性分析仪操作手册

目录

KD2 Pro 热特性分析仪操作手册 .................................................................................................... 1

一、KD2 Pro 热特性分析仪产品介绍 .......................................................................................... 2

二、KD2 Pro 简易操作流程 ............................................................................................................ 3

2.1 KD2 Pro面板的 6 键键盘功能 .................................................................................................... 3

2.2 选择传感器 ................................................................................................................................... 3

2.3 安装传感器 ................................................................................................................................... 3

三、KD2 Pro 的菜单操作 ................................................................................................................ 5

3.1 MAIN菜单 .................................................................................................................................... 5

3.2 DATA菜单 .................................................................................................................................... 7

3.3 CONFIG菜单 ................................................................................................................................ 7

3.4 AUTO模式 .................................................................................................................................... 8

四、KD2 Pro Utility软件 ................................................................................................................. 10

4.1 PC系统要求 ................................................................................................................................ 10

4.2 安装 ............................................................................................................................................. 10

4.3 下载数据 ..................................................................................................................................... 10

4.4 下载的数据是如何组织的 ........................................................................................................ 11

4.5 删除数据 ..................................................................................................................................... 11

4.6 设置日期和时间 ......................................................................................................................... 11

4.7 设置自动模式 ............................................................................................................................. 12

4.8 查看KD2 Pro的信息 ................................................................................................................. 12

4.9 故障排查 ..................................................................................................................................... 13

五、维护 ............................................................................................................................................ 14

5.1 清洁和维护传感器 ..................................................................................................................... 14

5.2 更换电池 ....................................................................................................................................................... 14

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一、KD2 Pro 热特性分析仪产品介绍

KD2 Pro是DECAGON新研制的“更高端”的热特性分析仪。The KD2 Pro 使用3种热特性传感器，测量

热扩散率、比热、导热率和热阻率。The KD2 Pro提供用户可选的自动模式直接显示读数，或手动模

式获取每个读数的原始数值，利用IEEE 和ASTM 标准要求的电子数据表程序进行深层分析。

工作原理 KD2 Pro 使用线形热源方法进行测量，通过监测样品中给定某一电压的线形探针的热耗散和温度，计

算物质的热特性。一个测量周期包括：30s 平衡、30s 加热和 30s 冷却时间，在加热和冷却期间以 1s为间隔进行温度测量，然后用指数积分函数拟和(使用非线性最小二乘方程)。对测量期间样品温度变

化进行线性校正，最优化测量的精度。主要特点

• 扩大了样品的温度测量范围：-50 ~ 150℃； • 多种数据存储和获取选择；更大数据存储容量； • Smart型传感器，可保存自己的校准； • 高和低动力调整选择，可进行液体测量。

应用领域

• 能量平衡中土壤热通量研究埋藏电缆的热耗散研究 • 地热的设计 • 火灾土地的土壤热流量研究 • 有关物质水分和密度的热特性研究

技术指标

测量速度： 2 分钟精度： 5% 比热；5% 导热率/热阻率；10% 热扩散率校准：每个KD2 Pro出厂都已被校准传感器操作环境：-50 ~ 150℃ 测量范围： K(比热) ： 0.02 ~ 2 Wm-1 C-1； D(扩散率)： 0.1 ~ 1.0 mm2s-1 R(热阻率)： 0.5 ~ 50mC W-1 C(热导率)： 0 .5 ~ 4 MJ m-3 C-1 依从标准： IEEE标准442-1981，和ASTM标准D 5334-00 KD2 Pro 控制器：Model KD2Pro-C 类型：超低功耗的16位微控制器及24位A/D转换显示类型：液晶显示 (LCD) 7.5cm x 4 cm 数据存储： 4095 读数, 闪存箱子大小： 15.5cm x 9.5cm x 3.5 cm 电源： 4 AA

订购信息

标准配置：KD2 Pro主机(包括：用户手册、便携箱、读数表、硅脂、钻头和RS232数据线)

传感器：有3种传感器可选，规格符合通用的工业标准：1、TR-1型10cm 传感器：主体：环氧树脂; 探针：不锈钢, 长

10cm, 直径2.4 mm ; 电缆：乙烯-四氟乙烯共聚物,4弦编织铜质电缆，长1米; 重量：40g; 精度：5%。2、KS-1型6cm 传

感器：主体：环氧树脂; 探针：不锈钢, 长60mm, 直径1.27 mm; 电缆：乙烯-四氟乙烯共聚物,4弦编织铜质电缆，长1

米; 重量：40g; 精度：5%。3、SH-1型30mm 双针传感器：主体：环氧树脂; 探针：不锈钢, 长30mm, 直径1.28 mm;

电缆：乙烯-四氟乙烯共聚物,4弦编织铜质电缆，长1米; 重量：40g; 精度：5%

产地：美国 Decagon

KS-1型6cm传感器 TR-1型10cm传感器

SH-1型30mm传感器



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二、KD2 Pro 简易操作流程 2.1 KD2 Pro 面板的 6 键键盘功能 KD2 Pro 的面板上分布有 1 个液晶显示器和 6 键键盘。

电源键：启动或关闭 KD2 Pro。（除了运行自动模式之外，如果不使用 KD2 Pro超过 10 分钟，它会自动关闭。）菜单键：进到屏幕上当前菜单右边的菜单，该键在菜单之间循环操作。

上下箭头键：在菜单和子菜单之间导航，或者更改子菜单的不同设置。持续按住一个

箭头键可以让选项快速翻动。

ESC 键：从子菜单退出，或者取消某个操作。 ENTER 键：确认选择菜单或子菜单，或者开始测量。

2.2 选择传感器

KS-1 6cm 长单针型传感器用于测量热传导率和热阻，适用于大多数样本，包括液体。 TR-1 10cm 长单针型传感器的精度不太高，主要用于测量坚硬样本的热传导率和热阻。 SH-1 30mm 长双针型传感器用于测量热扩散率和/或比热。如果测量对象是液体，它的粘度必

须足够高；如果粘度，加热会使得探针周围形成自由对流，从而导致不正确的测量结果。 2.3 安装传感器 KD2 Pro 的 3 种传感器易于安装和使用。在安装时请考虑到以下情形：

传感器应该完全插入到被测介质中。对于 TR-1 10cm 长单针型传感器，系统配备了一个钻头，可以在诸如石头、木头或硬质土壤上钻

一个 TR-1 的导入孔。对于 SH-1 双针型传感器，在插入测量对象时必须保证两针依旧平行，以获得精确的读数。在测

量硬质对象时，请使用配备的砧模以使传感器正确插入。因为传感器发出热脉冲，必须保证传感器周围任意方向上都有厚达 1.5cm 以上的测量介质，否则



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会出现错误的测量结果。不要弯曲探针。这可能产生免于保修的损坏。如果探针已经弯曲，不要用力再把它弯回去，联系

厂家更换传感器。传感器与测量介质之间接触良好是获得精确测量的严格条件。保证探针与导入孔之间紧实接触。

使用 Arctic Silver®热润滑剂增进探针与较大孔或粒状样本之间的接触。



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三、KD2 Pro 的菜单操作 KD2 Pro 的液晶屏上包含有 4 个主菜单：MAIN、DATA、CONFIG 和 AUTO。 3.1 MAIN 菜单 MAIN 菜单是当传感器插入被测介质进行测量时的界面。包含如下内容：

1. 正在读取的热特性参数及其单位。左侧的字母表示热特性参数的类型： K：热传导率（Thermal conductivity） C：比热（Specific heat capacity） D：热扩散率（Thermal Diffusivity） R：热阻（Thermal Resistivity）注意

2．显示当前所连接传感器类型的图标。：如果上下翻转图标出现，可以按箭头键滚动显示当前测量的热特性类型和单位。

3．高耗能模式（HPM, high power mode）或者低耗能模式（LPM, Low power mode）。 4．当前连接的传感器类型和名称。 5．测量温度，单位为℃或 F。

6．指示已读取时间，单位为 min。 7．指示读数的状态。

8．显示消耗时间的进度条。开始测量 KD2 Pro 可以使用下面种传感器中的某种进行测量：

KS-1：测量热传导率和热阻，适用于大多数样本，包括液体。 TR-1：测量热传导率和热阻，适用于符合 ASTM 和 IEEE 标准的坚硬样本，不适合测量液态样本。 SH-1：测量热传导率、比热、热扩散率和热阻。可以测量高粘度液态样本；但对于低粘度液态样

本会产生不正确的测量结果。请按以下步骤开始一个测量：注意

1．连接合适的传感器，打开 KD2 Pro。：如果样本与探针之间的温度有差异，必须等到它们的温度达到平衡后才能开始测量。

2．将传感器合适地插入到待测介质中。 3．当 KD2 Pro 启动后，显示屏界面应该在 MAIN 菜单上。如果不是，按 MENU 键行进到 MAIN菜单，再按 ENTER 键开始测量。 4．图标会出现在屏幕的左侧和右侧。左侧图标指示所使用传感器的类型。右侧环形图标指示测量正在进行中，它会变成一个温度计以指示当前的测量是处于加热模式还是冷却模式，如果温度计温度增加，表示探针正在被加热，如果温度下降，表示加热已经停止。屏幕下方还有一个进度

条，显示当前测量所消耗的时间。



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5．当进度条被完全充满时，会显示如下测量结果：

左侧显示了 3 个测量值：热特性读数：计算出的热特性测量。开始温度：在任意一个加热或冷却之前的初始温度。相关系数：指示温度曲线与计算出的热特性值之间的相关程度。 err： err 是拟合结果的相关误差。它指示了模型与数据拟合的良好程度，如果拟合完美，

是 err=0.0000。对于一个好的数据，err 值应该小于 0.0100，非常低热传导率的介质除外（例如：隔热材料）。

如果 err 值比较大，放弃这次测量结果，等待 15 分钟，开始下一个测量。右侧是 3 个保存选项：

Save：保存当前的测量结果。 Annotate：可以给当前的读数添加一个样本 ID。 Discard：取消当前读数并返回到主界面。

注意：如果数据内存已满，或者读数期间样本温度不稳定，屏幕底部会显示一条错误信息。此时，你

依旧可以获取读数，但是不能够把它保存到KD2 Pro的内存中

。

怎样注释一个读数：当选择了“Annotate”选项时，会出现一系列的短线，在开始位置的短线的上方和

下方会有箭头标志。使用上箭头键或下箭头键选择一个字母或数字，按 ENTER 键行进到下一个位置。如

果你前面已经注释了一个读数，那么旧的注释会出现在当前的读数中，你可以对它进行更改或删除。重复

这些操作直到到达最后一个字符。当完成时，简单地按 ENTER 键直到到达行的尾端。持续按住 ENTER键或 ESC 键可以让你在样本 ID 中快速地向左或向右滚动。注意

：如果探针停留在相同的位置上，在读数之间要等待 15 分钟左右。理想的环境条件是把KD2 Pro和传感器都放在等温室或聚苯乙烯泡沫箱内。



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3.2 DATA 菜单通过 DATA 菜单可以进行查看存储数据、下载数据到 PC 或删除数据等操作。DATA 菜单也显示了有

多少个数据被记录到内存中，最多存储 4095 个数据。

其子菜单描述如下：

VIEW：该子菜单可以让你查看当前存储在 KD2 Pro 中的数据，按 ENTER 键可以看到数据，用上下

箭头键在数据之间滚动显示；如果再按一次 ENTER 键，可以查看到关于该数据的更多信息。

DOWNLOAD：将 KD2 Pro 中数据发送到 PC 中，有 2 种下载选项： Download All – 将温度读数连同热特性数据一块下载到 PC 中。 Download Summary – 只下载热特性数据。

注意

如果不能使用 KD2 Pro Utility 软件，可以使用某个终端软件下载数据到 PC，步骤如下：

：KD2 Pro到货时会包括一份KD2 Pro Utility应用软件，使用平台是微软Windows。使用该软件下

载数据非常方便；通常来说，最好使用KD2 Pro Utility来下载数据，而不是使用KD2 Pro的下载选项。

1．终端软件参数设置： 9600 波特率 8 个数据位，1 个停止位，无极性无软件/硬件数据流控制在接收数据的行尾添加换行符以回声响应所键入的用户当地字符

2． PC 上有可用的 RS-232 端口，连接 RS-232 电缆 3．如果想保存数据，选中终端软件的捕获所接收数据选项 4．选择 KD2 Pro 上的合适下载选项

ERASE：删除 KD2 Pro 中所存储的全部数据。警告

删除数据的步骤如下：：该操作会完全删除数据，一旦启动，不可恢复。

1．按 ENTER 键进入选择子菜单，屏幕出现对话框“Erase all stored data?” 2．再按一次 ENTER 键确认删除数据，或者按 ESC 键取消。删除数据的过程中屏幕上会显示

“Erasing...”，通常会花 6 秒钟。 3．完成后，返回到 DATA 菜单。 3.3 CONFIG 菜单通过 CONFIG 菜单可以更改系统设置，例如日期、时间、测量单位及关于 KD2 Pro 的查看信息。一个

电池图标会指示所剩余的电量百分比。子菜单描述如下： DATE：更改当前日期：



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1．按 ENTER 键选择日期显示 2．当前日期会显示在屏幕正中，格式为日/月/年，在第一个数字的上方和下方会出现一对箭头 3．使用上下箭头键更改该数字 4．完成后按 ENTER 键进入到下一个数字，重复步骤 3。如果想返回前一个数字，按 ESC 键 5．当完成最后一个数字时，按 ENTER 键返回 CONFIG 菜单

TIME：更改当前时间：

1．按 ENTER 键选择时间显示 2．当前日期会显示在屏幕正中，为 24 小时格式，在第一个数字的上方和下方会出现一对箭头 3．使用上下箭头键更改该数字 4．完成后按 ENTER 键进入到下一个数字，重复步骤 3。如果想返回前一个数字，按 ESC 键 5．当完成最后一个数字时，按 ENTER 键返回 CONFIG 菜单

UNITS：选择当前测量数据的显示单位为公制或英制。按 ENTER 键选择其中的一个。当返回

MAIN 菜单时，使用上下箭头键在所测热特性数据及其单位之间滚动显示。

公制和英制热特性单位对照表

热传导率（K）

热阻（R）

比热（C）

热扩散率（D）

公制 W/(m.K) (m.K)/W MJ/(m3.K) mm2/s 英制 BTU/(hr.ft.F) (hr.ft.F)/BTU BTU/(F.ft3) ft2/hr

CONTRAST：更改液晶屏幕的对比度。 ABOUT：显示 KD2 Pro 的序列号和固件版本信息。

3.4 AUTO 模式 AUTO模式可以设置KD2 Pro进行自动测量。例如，你可以选择测量间隔为 15 分钟。读数单位以MAIN菜

单中当前选择的为准，并且选择AUTO模式后就会开始进行测量。注意：如果数据内存变被填满了，仍然

可以进行测量，但是在删除内存中的一些数据之前，不能把读数存储到内存中。



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1．以所选择的单位显示最后的测量结果。 2．指示所连接传感器类型的图标。

3．高耗能模式（HPM, high power mode）或者低耗能模式（LPM, Low power mode）。 4．当前连接的传感器类型和名称。

5．测量温度，单位为℃或 F 6. 指示已读取时间，单位为 min。

7．测量间隔，可通过CONFIG菜单或KD2 Pro Utility软件进行设置。注意

8．沙漏图标，指示时间正在消逝，直到下一个测量。

：如果上下翻转图标出现，可以按箭头键更改测量间隔。

9．已经完成的读数的数目。 10．读数的 err 值。注意

：KD2 Pro Utility软件可以给你提供关于自动模式的更多选项。



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四、KD2 Pro Utility软件

KD2 Pro Utility 软件专用于 KD2 Pro 热特性分析仪，可用来下载数据、删除数据、设置日期和时间、

设置自动测量参数以及查看 KD2 Pro 的信息。 4.1 PC 系统要求

微软 Windows 95 或 NT4（SP5）或更新 CPU：Intel Pentium Pro 或更新 PC 上有可用 RS-232 端口微软 EXCEL 97 或更新（用于保存数据为.xls 格式）

4.2 安装从 KD2 Pro 所带光盘中安装；或者从网络下载最新版本：http://www.thermal.decagon.com/software 4.3 下载数据下面的操作步骤将把 KD2 Pro 上的所有数据下载到 PC 上： 1．确认 RS-232 电缆一端连到 KD2 Pro 上，另一端连到 PC 的串口上 2．打开 KD2 Pro Utility 软件 3．从软件主界面的“Use computer communication port”下拉框中选择所连接的 RS-232（COM）端口号 4．单击右下角的“Download”按钮，也可以到软件的 File 菜单，选择下面个选项中的一个：

Download Summary – 只下载热特性数据。 Download All – 将温度读数连同热特性数据一块下载到 PC 中。可以将下载的数据保存为以下的格式：



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EXCEL 工作表（*.xls）逗号间隔（*.csv） Tab 间隔（*.txt）原始数据（也是*.txt）

5．点击“Save”，下载数据到指定路径。进度条指示下载过程的状态。注意

：下载过程中可以点击“Cancel”按钮取消数据下载。如果取消，没有数据保存到PC。

4.4 下载的数据是如何组织的不管以什么格式保存，下载的数据都是以相同的方式组织的。显示如下面的各列的信息，依下载选项

（“Summary data”或者“All data”）而有所不同： “Summary data”格式： A 列：测量时间 —— 测量所发生的时间和日期 B 列：传感器类型 —— 所使用的传感器型号的编号 C 列：K（热传导率）—— 单位为 W/(m.K) 或 BTU/(hr.ft.F) D 列：R（热阻）—— 单位为 (m.K)/W 或 (hr.ft.F)/BTU E 列：C（比热）—— 单位为 MJ/(m3.K) 或 BTU/(ft3.F)，只适用于 SH-1 传感器 F 列：D（热扩散率）—— 单位为 mm2/s 或 ft2/hr，只适用于 SH-1 传感器 G 列：r2值 —— 测量数据与 KD2 Pro 理论模型之间的定量拟合程度 H 列：温度（T0）—— 初始样本温度 I 列：样本 ID 号（如果保存 ID 的话）注意

：比热和热扩散率只适用于SH-1 双针型传感器，另外 2 种传感器的测量数据中没有这两列。

“All data”格式：当选择“Download all data”时，除了与上面“Summary data”相同的数据列之外，还增加了以下各列： J 列：功率 —— 单位为 W/m K 列：电流 —— 单位为 A 另外还增加60个新列，每一个包含了单独的 1秒温度读数，KD2 Pro用它们来计算样本的热特性数据；

单位为℃或 F，依 KD2 Pro 设置参数而定。 4.5 删除数据

删除 KD2 Pro 中所存储的全部数据。警告

操作步骤如下：：该操作会完全删除数据，一旦启动，不可恢复。

1．确认 RS-232 电缆一端连到 KD2 Pro 上，另一端连到 PC 的串口上 2．打开 KD2 Pro Utility 软件 3．从软件主界面的“Use computer communication port”下拉框中选择所连接的 RS-232（COM）端口号 4．单击左下角的“Erase”按钮，或者到软件的 File 菜单，选择“Erase Data...” 5．进度条指示删除过程的状态。 4.6 设置日期和时间



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选择 Action 菜单下的“Set KD2 Pro Data/Time...”，自动将 PC 的时钟同步到 KD2 Pro。 4.7 设置自动模式用 KD2 Pro Utility 软件设置自动模式，步骤如下： 1．用 RS-232 电缆连接 KD2 Pro 与 PC 的串口，从软件主界面的“Use computer communication port” 下拉框中选择所连接的 RS-232（COM）端口号 2．选择 Action 菜单下的“Configure Auto Mode...”，出现如下界面：

3．选择测量间隔、开始时间和测量的数目。 4．点击“Start”按钮，软件会把参数设置发送到 KD2 Pro 上。 5．拔掉 RS-232 电缆，连接要使用的传感器；KD2 Pro 会按设置进行自动测量。 4.8 查看 KD2 Pro 的信息选择 Action 菜单下的“View KD2 Pro Information...”，出现如下界面：

上面显示序列号、固件版本和状态、电池电量，及当前所存储的测量数据的数目。



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4.9 故障排查问题 1：KD2 Pro Utility 软件显示所选择的 RS-232 端口正被另外一个应用程序所占用，但没有发现其

它任何程序在运行。解决方法：一些 PDA 同步软件会监测 RS-232 端口。当使用 KD2 Pro Utility 时禁止这些程序。问题 2：USB 转串口适配器没有显示在通讯端口下拉框中。解决方法：进到 Edit -> Preference 菜单下，激活“Force find all Communication Ports”复选框，对解决

该问题可能会有所帮助。问题 3：在数据下载过程中停止，显示错误消息“KD2 Pro Utility 软件丢失与 KD2 Pro 的连接”。解决方法：嘈杂的通讯连接会打断软件与 KD2 Pro 之间的连接。如果该错误定期出现，可以在 Edit -> Preference 菜单下选中“Communications”标签，降低波特率，增加发送到 KD2 Pro 中命令的次数。



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五、维护 5.1 清洁和维护传感器传感器易于清洁。探针为不锈钢材质，当需要清洁时，使用湿布擦拭。记住永远不要弯曲探针。如果

探针变弯曲了，不要把它弯回去，联系 Decagon 更换传感器。 5.2 更换电池 KD2 Pro 使用 4 节 AA 电池供电，最好使用碱性电池。当需要更换电池时，按以下步骤进行： 1．将 KD2 Pro 小心翻转过来 2．去掉电池盖 3．摘除旧电池，装上新电池，注意极性正确 4．更新 KD2 Pro 的时钟 5.3 确认传感器的性能 KD2 Pro 配备有 2 种标准物质来确认传感器的性能：一小瓶丙三醇，一个聚甲醛树酯塑料块。丙三醇用于校验单针型传感器 KS-1 和 TR-1，它在 20℃下的热传导率是 0.285 W/(m.K)。聚甲醛树酯塑料块用于校验双针型传感器 SH-1，不同的聚甲醛树酯块的热扩散率会有轻微的差别，从

其质量证书上查找相应的 K 值、C 值和 D 值。



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