Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die Temperaturleitfähigkeit beschreibt das Ver- hältnis von Wärmeleitfähigkeit R zur Wärmespeicherfähigkeit p-cp eines Stoffes der Dichte p und spezifischen Wärme cp.

Sie lässt sich gemäß der genannten Gleichung aus den Ergeb- nissen von Einzelmessungen der drei beteiligten Größen errechnen oder nach einem instationären Verfahren experi- mentell bestimmen. Letzteres erfolgt mit mindestens einer Wärmequelle und mindestens einem Temperaturfühler. Die Quelle erzeugt einen Wärmestrom, der auf dem Weg zur Wärme- senke durch die Probe fließt und dort zu einem orts-und zeitabhängigen Temperaturanstieg AT t=Tr, t-To führt.

Dieser ist ein Maß für die zu messende Größe.

Man unterscheidet zwischen Verfahren mit einer optischen oder elektrischen Wärmequelle.

Optische Quellen, z. B. Blitzlampen oder Laser, erzeugen einen impulsförmigen Wärmestrom an der Probenoberfläche durch Absorption des dort auftreffenden Strahls. Der Wär- mestrom fließt durch die Probe und bewirkt auf deren Rück- seite einen messbaren zeitlichen Temperaturanstieg, aus dem die gesuchte Größe abgeleitet wird. Nach diesem Verfahren arbeitende Geräte, z. B. auf der Grundlage des Laser-Flash- Prinzips, messen sehr schnell und lassen sich leicht über einen großen Bereich temperieren, weil sie nur kleine Pro- ben benötigen. Sie liefern reproduzierbare Resultate, die allerdings empfindlich auf Schwankungen der quasiadiabati-

schen Randbedingungen reagieren. Ferner sind diese Geräte außerordentlich teuer.

Als elektrische Wärmequellen werden zumeist dünne Me- talldrähte oder-streifen verwendet. Diese sind generell in die Probe eingebettet und wirken dort gleichzeitig als Wi- derstandsthermometer. Sie werden mit einem stufenförmig an- gelegten Strom beheizt und antworten auf den Wärmestrom mit einem zeitlichen Temperaturanstieg, der das Maß für die Messgröße darstellt. Messgeräte nach dem Heizdraht-oder Heizstreifen-Verfahren zeichnen sich ebenfalls durch kurze Messzeiten aus, benötigen hingegen nur einen einfachen und damit kostengünstigen Aufbau. Die Messunsicherheiten sind jedoch zum Teil erheblich größer als beim optischen Verfah- ren.

Aufgabe Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur schnellen, genauen, zuverlässigen und kostengünstigen Bestimmung der Temperaturleitfähigkeit.

Lösung der Aufgabe Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren ent- sprechend dem Patentanspruch gelöst, das eine eingebettete elektrische Wärmequelle und einen, zweckmäßigerweise jedoch mindestens zwei, Temperaturfühler benötigt. Als Joulesche Wärmequelle kommt ein dünner Draht oder, besser, ein Metallstreifen der Länge L und ansonsten entsprechend dem Heizdraht-bzw. Heizstreifenverfahren zum Einsatz. Der oder die Temperaturfühler (z. B. Platin-Widerstandsthermometer, Thermoelemente) sind im seitlichen Abstand ri bzw. in den Abständen ri und r2 von der Wärmequelle angeordnet. Zur Messung wird der Quelle zum Zeitpunkt t=0 ein impulsförmi- ger Strom sehr kurzer Dauer aufgeprägt, der zur Abgabe ei- nes entsprechenden Wärmeimpulses führt. Dieser diffun- diert durch die Probe und trifft auf den Temperaturfühler, wo er den Temperaturanstieg erzeugt. Unabhängig von der eingebrachten spezifischen Heizleistung OIL wird das Maximum der Temperatur zur Zeit tma = r, 2l (4a) erreicht. Hieraus lässt sich die gesuchte Größe gemäß a=r, 21 (4a) berechnen. Dieses Verfahren berücksichtigt allerdings nicht die unterschiedlichen Zeitverzögerungen infolge der nicht verschwindenden Wärmekapazitäten von Jou- leschem Heizer und Thermometer. Zur Kompensation dieser Zeitverzögerung ist es zweckmäßig, mindestens einen weite- ren Temperaturfühler im Abstand r2 (r2>r,) von der Wärme- quelle einzusetzen. Die Zeitdifferenz Af zwischen den entsprechenden Temperaturmaxima ergibt sich gemäß die Messgröße entsprechend Hierin sind : a Temperaturleitfähigkeit p Dichte cp Spezifische Wärmekapazität Wärmestrom =Uol I elektrische Stromstärke L Länge des Heizers r Ortskoordinate t Zeit T Temperatur To homogene Anfangstemperatur Uo elektrische Spannung