一种通用电子设备散热功率的测量系统

1.本发明涉及散热测试领域，具体而言，尤其涉及一种通用电子设备散热功率的测量系统。


背景技术：

2.随着高性能电子设备朝着集成化、小型化方向发展，在其大小不断变小、结构不断复杂的同时，其功能愈发多样化，即功率密度越来越高。热管理则显得越来越重要，尤其是对于高精电子设备，在其正常工作时，由于自身的大功率密度，会向周围环境散发很大量的热量，对于整个系统中的热敏器件会有影响，一个好的热管理，不仅防止过温对系统性能的影响，稳定系统工作温度，保证恒温高效，另外在一定程度上能控制电子设备工作时向环境中散发的热量形式，进而减小对其周围热敏感器件性能的影响。然而一个不当的热管理，会导致系统性能达不到预期，甚至会导致整个系统损坏。为进一步控制电子设备散热功率对周围热敏感设备的影响，急需一种测量系统，高精度地测量通用电子设备正常工作状态下向周围环境中散发的热量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种使用在散热功率较小、测量精度要求较高的条件下通用电子设备散热功率的测量系统，具备测量精度高、适用范围广的优点。
4.为实现上述目的，本发明提供如下设计方案：设计一种测量精度高、适用范围广的通用电子设备散热功率的测量系统，通过测量系统中封闭保温腔体空气进出口处压缩空气的温度以及出口处压缩空气的质量流量，然后根据实验中压缩空气所对应的比热容计算得出被测通用电子设备的散热功率。
5.本发明提供的一种通用电子设备散热功率的测量系统，其气源部分由过滤器、空气压缩机、储气罐、调压阀、调速阀、空气干燥器、气体涡轮流量计、高精度气液换热器、温升测试平台和工业冷水机组成，为后续测量部分提供干净干燥恒压恒流恒温的压缩空气。
6.本发明提供的一种通用电子设备散热功率的测量系统，其测量部分由直流稳压电源、被测电子设备和封闭保温腔体组成，其中封闭保温腔体提供测量所需的封闭保温环境，工业冷水机为气源部分中的高精度气液换热器恒温恒流的去离子水。
7.本发明提供的一种通用电子设备的测量系统，其数据采集部分由高精度热式质量流量计、若干个高精度温度传感器和多通道高精度采集器组成，其中高精度热式质量流量计测量封闭保温腔体出口处的压缩空气质量流量高精度温度传感器布置于封闭保温腔体空气进出口处以及被测通用电子设备的表面，且布置于封闭保温罐体进出口处的温度传感器为3个并均匀布置，分别测量空气进口处压缩空气的温度t1和空气出口处压缩空气的温度t2；布置于被测通用电子设备表面的温度传感器均匀布置且其个数由被测通用电子设备的结构及体积大小决定。
8.本发明提供的一种通用电子设备散热功率的测量系统，其散热速率计算公式为：
[0009][0010]
其中：c
p
为空气的定压比热容；
[0011]
为空气的质量流量；
[0012]
t2为封闭保温罐体出口处空气的平均温度；
[0013]
t1为封闭保温罐体进口处空气的平均温度。
附图说明
[0014]
图1为本发明连接示意图；
[0015]
图中：过滤器1、空气压缩机2、储气罐3、调压阀4、调速阀5、空气干燥器6、气体涡轮流量计7、高精度气液换热器8、温升测试平台9、工业冷水机10、直流稳压电源11、被测电子设备12、封闭保温腔体13、高精度热式质量流量计14、高精度温度传感器15、多通道高精度采集器16
具体实施方式
[0016]
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：
[0017]
测量系统由气源部分、测量部分、数据采集部分三部分组成，其中气源部分包括过滤器1、空气压缩机2、储气罐3、调压阀4、调速阀5、空气干燥器6、气体涡轮流量计7、高精度气液换热器8、温升测试平台9、工业冷水机10，且两两之间用硬质pu管或金属波纹管连接；测量部分包括直流稳压电源11、被测电子设备12、封闭保温腔体13；数据采集部分包括高精度热式质量流量计14、布置于封闭保温腔体13进出口处以及被测通用电子设备表面处的若干高精度温度传感器15、多通道高精度采集器16、。
[0018]
测量系统的具体测量过程如下：
[0019]
在测量开始前，确定被测通用电子设备在正常工作时其表面平均温度值；建立封闭保温腔体、被测通用电子设备的仿真模型，用直流稳压电源给被测通用电子设备正常工作功率为已知条件，以封闭保温腔体绝热为边界条件进行数值仿真，确定将被测通用电子设备表面平均温度冷却至与其正常工作状态时的平面平均温度一致所需冷却空气的体积流量；
[0020]
确定好所需被测通用电子设备表面平均温度值和所需冷却空气体积流量后开始进行实验测量：
[0021]
首先将被测通用电子设备放入封闭保温腔体13中，将其电源线和布置于其表面的高精度温度传感器连接好，再检查整个系统的密封性；
[0022]
在确保整个测量系统的密封性后，打开空气压缩机2与工业冷水机10，使环境中的空气通过过滤器1进入空气压缩机，以一定的压力储存在储气罐3中，等待空气压缩机2的使用压力恒定和工业冷水机10中的去离子水达到预设的温度值；
[0023]
打开储气罐3气体出口的阀门，从储气罐3中输出的压缩空气通过调压阀4、调速阀5和空气干燥器6，进入气体涡轮流量计7，用其监控压缩气体是否用调压阀4和调速阀5调整到仿真时确定的压力值和流量值；
[0024]
确定好压力值和流量值的压缩空气会在高精度气液换热器8和从冷水机10中出来
通过温升测试平台9监控调节好压力和流量的恒温去离子水进行换热，让进入封闭恒温腔体13内的压缩气体能达到干净干燥恒压恒流恒温的压缩空气，待封闭恒温腔体13内达到热平衡；
[0025]
使用直流稳压电源11给被测通用电子设备12正常工作时的功率，持续观察被测通用电子设备12表面高精度温度传感器15所测得温度的平均值；当该值稳定后与实验前确定的被测通用电子设备正常工作状态下的表面平均温度值作比较，若测得值小于实验前的确定值，则相应调节调速阀5减小气源部分提供的空气流量；若测得值大于实验前的确定值，则相应调节调速阀5增大气源部分提供的空气流量；做出调节后待测得被测表面平均温度值稳定后，再次进行比较，并进行相应的空气流量调节，直至两平均温度值一致；
[0026]
测得被测通用电子设备表面平均温度值与实验前确定值一致后，记录在多通道高精度采集卡16上显示的封闭保温腔体13进出口处高精度温度传感器15测得的平均温度值t1、t2，以及高精度热式质量流量计14测得的封闭保温腔体13出口处压缩空气的质量流量并根据下述公式计算被测通用电子设备12的散热速率：
[0027][0028]
其中：c
p
为空气的定压比热容；
[0029]
为空气的质量流量；
[0030]
t2为封闭保温罐体出口处空气的平均温度；
[0031]
t1为封闭保温罐体进口处空气的平均温度。