大功率线性斯特林制冷机驱动电路设计

随着大面元、长线列红外器件更多应用于军事、航空等领域,对大功率线性制冷机的需求越来越大,使得大功率驱动电路的研制、开发与性能指标的提高变得更加急迫.本文重点介绍了采用FPGA为主控芯片,针对于大功率线性斯特林制冷机所设计的高控温精度驱动电路的功能与特点.经验证,采用此电路的控温精度达到±0.1 K以内,且具有较强的稳定...     

斯特林制冷机在红外系统中的应用

介绍了斯特林制冷机的分类,并对其在红外系统中的应用情况进行了具体介绍。     

焦平面探测器用集成式斯特林制冷机数值模拟计算

对焦平面探测器用集成式斯特林制冷机进行了数值模拟计算,在计算模型中加入了流动阻力,同时对如此小尺寸的制冷机进行了测试.数学模型的建立完全按照真实的斯特林制冷机结构.整个制冷机分为13个控制容积,每个控制容积都建立了质量、动量和能量守恒方程.计算程序用Visual C++和MATLAB编写,这些基本方程通过反复迭代求解.通过本计算模型与其它经典计算模型的比较,本模型更接近真实的斯特林制冷机工作情况,数值模拟计算的压力、和制冷功率等工作性能参数,与制冷机的实验测试的数据进行了对比.计算程序已用于新型号集成整体式制冷机的设计计算.     

高德红外RS058旋转式斯特林制冷机设计及性能

斯特林制冷机被广泛用于机载、舰载、装甲车等项目的红外武器装备上,是现代国防非常重要的尖端技术产品之一,实现高性能斯特林制冷机的国产化具有重要战略意义.RS058是高德红外研制的微型旋转式斯特林制冷机系列产品之一,适合中面阵、大面阵探测器使用,本文主要论述制冷机的设计方法及实际性能.在现有0.5 W@77 K规格制冷机的基础上,结合了包括热力学、动力学和驱动控制等在内的理论计算和试验验证,RS058实现了更好的制冷性能,卡诺效率达到6.20%,能够满足制冷红外探测器的使用和国产化需要.     

小型斯特林制冷机的航空应用与发展趋势

介绍了国外军用航空器搭载的红外搜索跟踪系统、红外对抗系统、导弹及对应的制冷机匹配情况.对目前国外空军使用的在产或在研的各种整体集成式斯特林制冷机、线性斯特林制冷机的特点进行了总结,指出制冷机的环境适应性与可靠性是制冷机最重要的发展特点.     

动磁式线性斯特林制冷机仿真分析

动磁式线性斯特林制冷机是目前国际上比较流行的战术用长寿命微型斯特林制冷机.以昆明物理研究所的SCI15H动磁式线性斯特林制冷机为研究对象,对制冷机的板弹簧、磁路和热力学循环进行了仿真分析.分析方法采用了FEM(有限元法)和CFD(计算流体力学)分析方法.热力学分析'模拟了制冷机的内部流动情况和制冷量,磁路分析计算了线圈的磁感应强度和磁力线分布,板弹簧分析给出了弹簧应力分布和弹簧刚度.     

微型斯特林制冷机的进展

随着高温超导和空间技术的发展对微型低温制冷机的制冷量、效率和可靠性提出了更高的要求.新出现的技术如柔性支撑和脉管将对未来的制冷机产生巨大的影响.介绍了最近几十年里各种微型制冷机的发展状况,特别是重点介绍了微型斯特林制冷机的发展,给出了世界各大制冷机生产厂家的生产水平.同时本文介绍了目前国内的微型斯特林制冷机发展状况.     

线性斯特林制冷机分层回热器优化设计与实验

回热器为回热式低温制冷机的主要部件之一,其结构直接影响制冷机的性能.本文分析了分层填充回热器对制冷机性能的影响,在此基础上,结合回热器模拟软件REGEN3.3的仿真结果,设计了线性斯特林制冷机的分层填充回热器结构,并做了实验验证.实验结果表明,回热器采用适当的分层方式能大幅度提高制冷机的性能.该制冷机与优化前相比,降温速度提升了14％,整机效率提高了37.5％.     

斯特林制冷机回热器的热损失理论分析及实验研究

回热器是斯特林制冷机的核心部件,其性能优劣对斯特林制冷机的性能有决定性影响.对斯特林制冷机回热器的各项热损失(主要包括有限传热损失、流动压降损失、空容积损失等)进行了理论分析,并通过实验研究了增加丝网数量和采取不同丝网填充方式对回热器性能的影响.结果表明,增加丝网数量可以有效提高制冷机的性能,采取冷端布置400目丝网和...     

HOT器件用旋转式斯特林制冷机研究进展

随着碲镉汞（mercury cadmium telluride,MCT）材料制备工艺的改进和提升,芯片组件的暗电流得到一定程度的抑制,红外探测器芯片组工作温度上升成为发展趋势。高工作温度（high operation temperature）器件的发展推动着小型低温斯特林制冷机向更小尺寸（size）、更小重量（weight）、更低功耗（power）、更低成本（price）、更好性能（performance）的方向发展。本文介绍了HOT器件用斯特林制冷机的SWaP3设计理念,薄壁管短冷指、高效小尺寸控制器、综合热管理、可靠性预测等设计技术,总结了近年国内外HOT器件用旋转式斯特林制冷机的研制进展。     

EMC设计在斯特林制冷机中的实际应用

目前,电子设备越来越向高速、宽带、高灵敏度、高密集度、集成化、小型化趋势发展。电磁兼容问题日益成为电子产品设计和使用中需要关注的焦点。在军用产品中EMC设计尤其重要,将EMC的设计思想融入到产品设计的各个方面,将大部分EMC问题解决在萌芽状态,这是军用产品要达到的目标。本文重点介绍了针对斯特林制冷机所采用的相应滤波电路设计及电磁屏蔽技术。经实际验证,采用滤波电路及屏蔽措施整改后的制冷机组件完全满足国军标GJB151A-97标准的要求。     

整体式斯特林制冷机机械噪声分析与控制对策

应用于军事侦查领域的红外焦平面探测器制冷组件要求低机械噪声。为降低整体式斯特林制冷机的机械噪声,需要针对噪声产生的原因进行分析。在定位压缩弹簧设计不合理和轴承装配工艺不当导致制冷机机械噪声偏大后,通过优化设计和装配工艺,减少了制冷机在实际应用中的不利影响,制冷机机械噪声这一性能指标满足了用户的应用需求。     

红外探测器用旋转集成式斯特林制冷机失效分析

以一款制冷量为0.4 W的XD-2A型旋转集成式斯特林制冷机为例,介绍其耦合红外焦平面探测器杜瓦组件后,在实际使用过程中遇到的一些故障现象。通过故障机理分析,给出了故障的解决或控制措施,方便用户及时排查与制冷机、驱动电路及红外焦平面探测器杜瓦组件相关的故障原因。文中介绍的一些故障现象、机理分析及解决和控制措施同样也适用其他型号的旋转集成式斯特林制冷机。     

基于定子隔离技术的旋转集成式斯特林制冷机的优化研究

以一款制冷量为04W/77 K的小型化旋转集成式斯特林制冷机为研究对象,优化其结构,将定子隔离技术应用于该款制冷机中。优化后的制冷机避免了定子外壳玻璃-金属封接处气体泄漏的风险,同时也降低了制冷工质气体污染导致制冷机失效的可能性。通过制冷机与探测器联试数据,表明该样机性能可满足红外探测器组件应用需求,达到了预期优化研究目的。     

狭缝调相式分置斯特林制冷机理论模型与模拟

自从分置式斯特林制冷机出现以来,工程设计对可靠的整机理论模型有着迫切需求。给出狭缝调相式气动分置式斯特林制冷机热动力学模型及控制方程,直线压缩机采用了绝热模型,压缩活塞的运动规律采用了试验修正,模型中考虑了活塞驱动电机运动特征和回热不完全、轴向导热、穿梭运动、气体泵热、辐射等主要冷损,排出器运动采用单自由度强迫运动模型,并运用数值计算方法模拟整机性能。该模型可用来对整机性能进行预测并帮助设计者深入理解整机物理过程。     

红外制冷机驱动系统的电磁干扰滤波器设计与仿真

完成了红外制冷机驱动系统滤波器的设计与仿真。针对系统关键器件的特性,采用合理算法建立精确的联合仿真模型。并借助联合仿真模型提取分析了系统的干扰机理。基于阻抗失配理论分析了不同滤波器拓扑的插入损耗与源和负载阻抗间的关系。最终提出了一套基于干扰机理的传导干扰滤波器设计及优化方法,该方法有效地优化了滤波器的性能,并降低了设计冗余。通过实验验证了该方法的准确性与可行性。     

碲镉汞线列红外探测器模块温度循环的可靠性

针对直接倒焊(Ⅰ型)、间接倒焊(Ⅱ型)两种红外探测器模块,两者中的探测器芯片、硅读出电路和引线基板的尺寸完全相同,只在倒焊封装结构上有所差异,用有限元方法分析比较了这两种封装形式的基本模块于液氮温度时的热应力和形变大小情况,分析结果与实验现象符合较好,模块低温形变值的测量验证了有限元分析结果的合理性.     

中波PIN结构碲镉汞雪崩器件变温特性的数值模拟研究

本文对中波HgCdTe APD进行二维数值模拟,通过与实验结果的对比获得80K下PIN结构的APD器件参数。对不同工作温度下的APD器件暗电流机制进行了研究,发现在高工作温度下,影响暗电流的主要是SRH(小偏压)和雪崩机制(大偏压)。对在高工作温度情况下各层参数的变化引起器件性能的变化进行了研究,对不同层厚度、掺杂浓度对器件性能的影响进行了相应理论计算,并对计算结果进行相应的对比研究,获得了理论上最优化的HgCdTe APD高温器件结构,为后续高工作温度的APD器件的研发提供重要参考。     

Thermal simulation of switchgear

In development of low voltage switchgear, proper thermal design becomes more and more important to provide safe function and reliability in spite of miniaturization and increasing performance demanded of modern devices. Due to the high complexity of heat generation and loss processes it is not easy to predict the thermal behavior of devices under various load conditions, i.e., usually numerous tests are required. Rockwell Automation has started thermal simulations of contactors some time ago, and now is working on a three-dimensional (3-D) thermal model of a manual motor controller. This paper describes how to transform well known contact physics into an application oriented thermal simulation. Linking relations of mechanical engineering with contact physics, the influence of the applied tightening torque at the field wiring terminals on the thermal behavior of the device is considered, as well as the modeling of the contact area, taking into account switching arcs during breaking of various load currents. The simulation results are compared with infrared (IR) pictures and thermocouple measurements of existing devices to validate the theory and furthermore reflect its quality.