發(fā)熱元器件的溫度場及發(fā)熱功率的測量方法

1、【技術(shù)縱橫】2005中國電源散熱器應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展研討會(huì)81發(fā)熱發(fā)熱元器件的溫度元器件的溫度場及發(fā)熱發(fā)熱功率的功率的測量方法量方法李建民（成都奧能知科技有限公司）成都奧能知科技有限公司）高長青（二炮駐230廠軍代表室）劉波、鐘鋼釘（西南交大）西南交大）摘要摘要：電子元件、電子系統(tǒng)、機(jī)械器件、機(jī)械系統(tǒng)及機(jī)電一體化元件及系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)都同時(shí)伴有熱量的產(chǎn)生，本文介紹了對(duì)這些器件及系統(tǒng)進(jìn)行溫度場及發(fā)熱量測試的原理及方法，同時(shí)本文介紹了測試設(shè)備

2、系統(tǒng)，并利用本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述器件或系統(tǒng)的溫度場或發(fā)熱量的測試。、、前言前言電子元件、電子系統(tǒng)、機(jī)械器件、機(jī)械系統(tǒng)及機(jī)電一體化元件及系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)都同時(shí)伴有熱量的產(chǎn)生，對(duì)于溫度場及發(fā)熱量的測試是實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行熱管理的基礎(chǔ)，同時(shí)也是進(jìn)行熱設(shè)計(jì)、熱分析、熱仿真、熱測試、熱實(shí)驗(yàn)、熱控制的基礎(chǔ)。、、測量內(nèi)容及條件量內(nèi)容及條件1.被測試物發(fā)熱元器件：在正常工作過程中有熱量產(chǎn)生的器件，特別是電子器件在工作過程中產(chǎn)生的熱量，包括電子器件或機(jī)械器件；

3、發(fā)熱元器件及系統(tǒng)：含有多個(gè)熱量產(chǎn)生的器件所組成的系統(tǒng)，特別是電子器件系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)主板、電源設(shè)備等，包括電子器件或機(jī)械器件；2.測量空間本系統(tǒng)采用360度可旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，可以測量發(fā)熱器件或發(fā)熱系統(tǒng)在不同的空間角度時(shí)的發(fā)熱量及溫度場的變化。3.測溫區(qū)間可完成常溫：040度；高溫：40200度區(qū)間的各種測試；低溫區(qū)：500度（需另加器件）；4.測溫點(diǎn)的分布可實(shí)現(xiàn)8、16、32、64路測溫點(diǎn)的并行測試；5.動(dòng)、穩(wěn)態(tài)溫度場、發(fā)熱量的測試。動(dòng)態(tài)溫度

4、場以電源接通開始到穩(wěn)態(tài)為止，以觀察溫度的動(dòng)態(tài)變化為主；穩(wěn)態(tài)溫度場的測試，以觀察溫度場的梯度為主。穩(wěn)態(tài)的判別方法以每一點(diǎn)的溫度變化不超過0.1℃為準(zhǔn)；、、溫度溫度場測試場測試原理及方法原理及方法3.1硬件及軟件測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖【技術(shù)縱橫】2005中國電源散熱器應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展研討會(huì)833)測溫箱用絕熱材料做成，理想的情況下認(rèn)為系統(tǒng)的熱量是封閉的。4)實(shí)際由于散熱泄露等各種因素存在能量損失。整個(gè)系統(tǒng)需要校正。4.2發(fā)熱量測試原理1)當(dāng)我們維持系

5、統(tǒng)足夠的時(shí)間，使系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備溫度達(dá)到穩(wěn)定后，發(fā)熱器件或發(fā)熱系統(tǒng)的溫度不再上升，說明發(fā)熱器件或發(fā)熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量全部被空氣帶走；2)如果空氣流量不變而空氣進(jìn)排氣溫度又穩(wěn)定，說明發(fā)熱器件或發(fā)熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量實(shí)時(shí)地被空氣帶走了；3)測量出空氣帶走的熱量，即可測量出發(fā)熱器件或發(fā)熱系統(tǒng)，而空氣帶走的熱量必然與空氣的溫升成正比，比例系數(shù)即是空氣的質(zhì)量和比熱容的乘積。4)由于傳熱傳質(zhì)的損失湍流耗散的損失電路緣途的損失及磨擦生熱的效應(yīng)等各種因素簡單的比

6、例關(guān)系并不存在必是某種函數(shù)關(guān)系利用軟件的強(qiáng)大擬合功能可通過多階函數(shù)進(jìn)行近似。4.3發(fā)熱量測試及校正方法1)出入口計(jì)算能量：q＝2)流量Vair的處理考慮到邊界層元件形狀重力及熱效應(yīng)而產(chǎn)生的浮力的影響流場必然的分布不均加上測量干擾信號(hào)波動(dòng)較大。同時(shí)流量等于風(fēng)速乘出口面積面積固定風(fēng)速來源于電機(jī)的功率即與電壓成一定關(guān)系。3)出入口溫度的處理：在出入口的圓環(huán)分別均布三個(gè)溫度傳感器取平均值做為出入口溫度。4)發(fā)熱器件或發(fā)熱系統(tǒng)的熱量＝空氣吸收的熱

7、量＝Ｆ（q)5)系統(tǒng)的校正：考慮到傳熱傳質(zhì)的損失，風(fēng)扇湍流的形成，及耗散的能量，盡量將測試熱源換成與之外形相似的純電阻元件，純電阻元件發(fā)熱量為:6)考慮到傳熱傳質(zhì)損失湍流耗散及電路緣途損失等各種因素造成的能量誤差及波動(dòng)，出入口計(jì)算能量與純電阻元件必然成復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系通過大量的測量以出入口計(jì)算能量為橫座標(biāo)以純電阻元件發(fā)熱量為縱坐標(biāo)得到校正圖同時(shí)將以上測量值用軟件中的函數(shù)擬合使適時(shí)測量成為可能。7)采用分段校正的方法，估計(jì)測量功率的范圍，在