液冷散热器性能测试系统的研制

热阻和流阻是评价液冷散热器性能的主要参数。该文研制一套高精度的液冷散热器性能测试系统,由液冷散热器的进口流体温度控制单元、进口流量控制单元、模拟热源控制单元及测量单元组成。在台面温度测量方面,由于现有标准(GB/T 8446.2—2004)规定的温度测点位置不适应液冷散热器热阻测量,提出改进方法。开发相应的测试软件,具有系统控制、数据实时采集、测试报告输出等功能。并对某型号液冷散热器进行实验研究,通过实验数据对系统的测量不确定度进行分析,流阻测试的不确定度为0.48%,热阻测试的不确定度为2.4%。验证系统用于散热器流阻热阻测试的可靠性。     

双热源质量流量传感器数值模拟研究

在微小气体流量测量中,双热源型质量流量传感器具有精度高、反应快以及良好的环境温度适应性等特点。利用ANSYS.FLUENT软件,从反映传感器性能的线性度及灵敏度两大指标出发,改变质量流量传感器热流密度、热源间距、管径等参数进行数值模拟分析,分析了影响双热源型质量流量传感器性能的主要因素,从而为双热源型质量流量传感器的改进提供参考。     

均热板散热器的实验研究与数值分析

通过对一款内部具有烧结铜粉柱体作为支撑结构的均热板进行热阻分析研究,并利用商业软件Fluent对均热板进行数值分析,其热源的热流密度在5～23W/cm2间变化,当热流密度达到23W/cm2时,均热板蒸发面热源中心点处的温度接近319K,整个蒸发面的温度分布均匀.而相同条件下尺寸相同的铜板中心温度高达367K,均热板可以解决高热流密度下的散热问题,且均热板受重力影响非常微小,数值模拟和实验结果表明随热流密度升高二者误差将减小.     

差示扫描量热基线漂移补偿算法设计

差示扫描量热分析是测量材料热物性的重要方法,根据其测量原理,传感器上样品与参比端差式输出的基线漂移将严重降低测量精度和范围.在仪器实际制造过程中,由于加工工艺水平和材料纯度等因素的影响,基线漂移不可避免,因此必须对其进行补偿.我们利用FIR等波纹逼近的方法对基线信号进行低通滤波去除带外杂波,并基于热流传感器的数学模型提出了一种扣除热流传感器中样品端与参比端热阻和热容不平衡影响的基线漂移补偿算法.实验表明,该算法可将基线的漂移量由-99.03⁰.42μW降低到-1.320.42μW降低到-1.32¹.25μW,证明了算法的有效性.     

谐振筒式液体密度传感器的设计

短筒谐振式密度传感器是以短筒谐振管为核心,基于正反馈原理,由激振元件、拾振元件、谐振子和放大电路组成的高品质闭环谐振系统．采用有限元法分析方法,研究计算了圆筒谐振子的静力学特性和模态响应等动力学特性;设计了短筒谐振管传感器和闭环振荡电路及单片机信号处理系统;分析了温度、压力、黏度等因素对测量结果的影响,对传感器进行了标定,并采用温度补偿方法提高了传感器的测量精度．实验表明20℃时传感器测量结果的不确定度为0.96kg／m3．圆筒谐振燃油密度传感器测量精度达到0.4kg,m3．     

高温导热系数仪测量硅酸铝板的测量不确定度评估

介绍了一套防护热板法导热系数测量装置,采用耐高温不锈钢板加工护热板与计量板,热电堆控制量护温差,PT100型铂电阻温度传感器控制温度,金属杆式二等标准铂电阻温度计测量样品热面与冷面的温度,安捷伦3 458A多功能数字表测量0.01Ω标准电阻与计量板加热器电压计量板的热量,冷板上安装位移传感器实时测量受热样品的厚度.测量装置的工作温度高达500℃,装置温控精度大约为0.01℃,研究了不同温度下硅酸铝板的导热系数,测量500℃条件下硅酸铝板的导热系数为0.164 3W/(m·℃),测量装置的测量不确定度主要来源于计量面积、样品厚度、冷板与热板温度和热流等,相对测量不确定度为1.8%.     

真空式高温黑体辐射源性能评价

为解决真空环境下辐射热流传感器的校准问题，采用热解石墨作为加热元件，通过标准光电高温计测量并控制温度，研建了50 mm大口径真空式高温黑体辐射源装置。开展了装置性能指标的测试试验和评价，结果显示装置10 min内的温度稳定性不超过0.5 ℃，径向温度均匀性不超过0.1%t（t为设定温度点），符合相应标准要求。最后计算分析了热流校准过程中真空式高温黑体辐射源装置性能指标引入的不确定度分量，为推动该装置在热流校准、辐射温度校准等领域中的应用提供了重要支撑。     

高性能恒温环境的设计及MAX1978性能测试

设计一种基于半导体制冷器的恒温控制系统.温度测量传感器采用标定测量不确定度为6.6mK的热电偶.主控温系统和辅助控温系统核心采用专用芯片MAX1978,主控温器设计目标是保障测量环境内无热源时,环境内温场稳定度和均匀度达到±0.01℃,测量环境内存在热源时,通过调节辅助控温器以获得较好的温度分布.性能测试结果表明MAX1978控温稳定度优于0.003℃/h,控温分辨率优于0.01℃,温度与MAX1978的输入电流间存在一一对应关系.     

摇摆激励喷雾冷却实验装置设计

喷雾冷却技术广泛应用于高热流密度机载设备的高效换热。为更好地开展喷雾冷却换热特性实验研究，设计并搭建了摇摆激励喷雾冷却实验装置。首先，通过监测温度、压力及流量等实验数据，以及对模拟加热源进行热沉壁面温度、热流密度和传热系数的不确定度分析，设计了喷雾换热腔系统、摇摆控制系统和数据采集分析系统。然后，通过开展不同幅度摇摆激励下的稳态喷雾冷却换热特性实验来验证所设计装置及方法的可行性。结果表明，喷雾冷却分为浸没喷雾、半浸没喷雾及正常喷雾三个阶段；摇摆激励引起的换热废液不正常排出导致喷雾冷却换热行为发生了变化，在摇摆过程中热沉壁面温度和热流密度剧烈波动；摇摆停止后积液开始不断减少，随着积液高度的不断降低，喷雾冷却换热特性随之变动。在喷雾冷却过程中，幅度不同的摇摆激励下热沉壁面温度的增幅最高可达26.47%，约升高了10.915℃；铜柱热流密度的降幅高达5.42%，约下降了4.126 W/cm²。所设计的实验装置稳定可靠，对机载设备喷雾冷却换热特性的研究和工程应用具有一定价值。     

R134a喷雾冷却系统换热性能研究

本文建立了以R134a为冷却工质的封闭式喷雾冷却系统,研究了工质过冷度、质量流量和热流密度对喷雾冷却系统换热性能的影响。其中,工质过冷度由喷嘴入口前的过冷段控制,质量流量通过变频齿轮泵调节,热流密度通过改变加热电源电压和电流控制。实验结果表明,在热流密度和质量流量保持不变时,改变过冷度对热源表面温度和换热系数的影响并不明显;在热流密度和过冷度保持不变的条件下,系统存在一个临界质量流量值,在质量流量达到临界值之前,热源表面温度随质量流量的增大而降低,当质量流量高于临界值时,热源表面温度随质量流量的增大而升高;当质量流量和过冷度保持不变时,存在一个热流密度使液滴的蒸发量等于补充量,在此热流密度下热源表面系数能达到最大。     

杠杆式力标准机控制系统设计

力标准机是力学计量中对各种力传感器、测力仪和称重传感器进行检定或测试的设备,它通常分为静重式、杠杆式、液压式、叠加式等类型。力值不确定度主要取决于砝码质量的不确定度、安装地点重力加速度的测量不确定度、砝码和空气密度的测量不确定度,同时还与砝码的稳定性、加卸方式及机器的结构有关。本文提出了一种杠杆式力标准机电气控制系统的设计方案,     

爆炸场温度传感器工程安装方式数值模拟研究

爆炸场温度工程测试过程中,传感器的工程安装方式对准确获取爆炸场温度具有重要意义.为了实现传感器准确测量,利用AUTODYN数值模拟软件建立数值仿真模型,针对两种不同安装方式即传感器正对爆心水平安装与传感器相对爆心垂直安装进行模拟仿真实验.仿真结果表明:传感器正对爆心水平安装数值模拟结果与原始数据更接近,随着传感器安装角...     

液氢电容式密度传感器结构系数的不确定度评定

本文通过全面分析电容式密度传感器在液氢环境下结构系数的不确定度来源,并依据测量不确定度评定方法,得到了密度传感器结构系数的不确定度,为液氢密度测量结果的准确性提供了重要的评判依据。     

密闭空间爆炸温度动态不确定度评估方法研究

融合了灰色模型GM(1,1)、Bootstrap方法以及不确定度评定理论,建立了密闭空间内爆炸温度动态测量不确定度的灰自助评估模型GBM(1,1),选取某次爆炸试验300s的温度数据作为分析数据,运用估计真值、估计区间和平均不确定度等参数表征其估计结果。实验结果表明,GBM(1,1)模型融合了灰色模型GM(1,1)和Bootstrap方法的优势,可以准确模拟动态测量数据的概率分布,并实时跟踪被测量瞬时值的变化趋势。相比于灰色模型GM(1,1)和Bootstrap方法,灰自助模型GBM(1,1)具有更高的真值估计准确度和区间估计可靠度,其估计误差分布区间为［-12.62, 13.58］,标准差为8.69℃,最大相对误差为1.2%,区间估计可靠度高于90%,估计区间能够较完整地包络被测量的动态波动范围。由此证明GBM(1,1)模型能够对密闭空间内爆炸温度的动态测量不确定度做出准确评估。     

液体载冷剂法不确定度的理论与试验分析

基于液体载冷剂法测试的基本原理及数学模型,对冷水机组制冷量测试结果的不确定度进行理论分析,并通过试验数据得出引起测量结果不确定度的因素及各因素对制冷量测试结果所做的贡献量。结果表明,被测机组的进、出水温度和水流量的测量结果对制冷量不确定度贡献较大。指出提高传感器的精度可以减小制冷量测量结果的不确定度,从而提高试验室的测试能力。     

一种热补偿式高精度表面测温仪的研究

物体表面温度的准确测量是目前温度计量领域的一个难题痛点，原因是传感器与被测物体表面接触后发热流导出，破坏了原始表面温度场，从而使传感器感温点的测得温度偏离表面实际温度。该文以有效阻断导出热流为切入点，在表面传感器内部安装微型可调的热补偿装置，通过智能仪表的电路设计，实时跟踪被测表面温场的情况调节输出功率，使热补偿装置与被测表面温度同步。这种热补偿式设计，有效减小了被测表面与传感器的温度梯度，阻断了热流导出，从而实现表面测温仪的高精度，为标准表面温度源的量值溯源提供切实可行的测量标准。     

圆箔式辐射热流传感器的温度补偿方法研究

针对目前国内外圆箔式辐射热流传感器在测量过程中由于热沉体温度上升,导致灵敏度下降的问题,提出了一种基于圆柱体一维导热模型的温度补偿方法.首先,阐述了圆箔式辐射热流传感器的测量原理,分析了热沉体温度上升导致传感器输出下降的原因.然后,推导了热沉体的升温过程,构建了圆柱体一维导热的热力学模型,采用了一段特定长度的康铜线,在热沉体末端建立了一对反相串联的T型热电偶对热沉体的温度上升进行补偿.实验结果表明:带温度补偿的传感器比不带补偿的传感器具有更好的稳定性和线性度,表明了该补偿方法的可行性和有效性.     

温度试验箱校准的测量不确定度

温度试验箱的校准包括温度均匀度、温度波动度和温度偏差三个基本项目。测量系统由若干支铂电阻传感器和数据采集器构成,测量系统的测量不确定度必须满足国家有关规定。由于铂电阻都有自己的电阻-温度特性,并且需要考虑它们之间的相关性,造成测量不确定度的计算比较复杂,GUM的框架式分析法(Analytical Method)对于非线性测量很不实用,蒙特卡洛法(Monte Carlo Method)可以通过模型仿真避免这些困难。     

均匀热流下导热裂纹Ⅱ型温度应力强度因子的解析解

研究含中心裂纹无限大板受远场均匀热流作用,热流密度方向与裂纹有一夹角的情况。当垂直于裂纹面方向有定量热流穿过裂纹时,采用复变函数理论,得出了温度、应力与位移场解析解。利用位移单值条件,确定出温度应力强度因子的解析表达式。针对铝合金LY12材料进行了数值计算,研究了裂纹导热情况与热流方向对温度场及温度应力强度因子的影响。研究表明:该文给定的温度边界条件下,只产生Ⅱ型温度应力强度因子,不产生Ⅰ型温度应力强度因子。热荷载可等效为一个远场均匀作用的剪应力。Ⅱ型温度应力场取决于热流密度沿垂直裂纹面方向的分量,平行于裂纹方向的热流分量对温度应力场没有影响。     

地面反射压测量传感器安装结构模拟实验研究

爆炸场试验中,强烈的高温场、机械冲击和振动等会使冲击波超压传感器产生寄生输出.本文基于冲击和振动对冲击波压力传感器测量的影响,设计了一种用于地面反射压测量的传感器安装结构,并开展了相关的模拟实验研究.通过力锤敲击传感器安装平板,同时得到有该安装结构的传感器和无该安装结构的传感器所测量的数据.对测量数据分别进行时域信号和频率信号比对分析,分析结果表明:该传感器安装结构能有效抑制机械冲击对压力传感器测量的影响,适用于爆炸场冲击波超压测量.