發(fā)熱元器件的溫度場及發(fā)熱功率的測量方法

1、【技術縱橫】2005中國電源散熱器應用和技術發(fā)展研討會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)、機械器件、機械系統(tǒng)及機電一體化元件及系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)都同時伴有熱量的產(chǎn)生，本文介紹了對這些器件及系統(tǒng)進行溫度場及發(fā)熱量測試的原理及方法，同時本文介紹了測試設備

2、系統(tǒng)，并利用本系統(tǒng)實現(xiàn)了對上述器件或系統(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)、機械器件、機械系統(tǒng)及機電一體化元件及系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)都同時伴有熱量的產(chǎn)生，對于溫度場及發(fā)熱量的測試是實現(xiàn)對其進行熱管理的基礎，同時也是進行熱設計、熱分析、熱仿真、熱測試、熱實驗、熱控制的基礎。、、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，包括電子器件或機械器件；

3、發(fā)熱元器件及系統(tǒng)：含有多個熱量產(chǎn)生的器件所組成的系統(tǒng)，特別是電子器件系統(tǒng)，如計算機主板、電源設備等，包括電子器件或機械器件；2.測量空間本系統(tǒng)采用360度可旋轉工作臺，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.測溫點的分布可實現(xiàn)8、16、32、64路測溫點的并行測試；5.動、穩(wěn)態(tài)溫度場、發(fā)熱量的測試。動態(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的溫度變化不超過0.1℃為準；、、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)結構圖【技術縱橫】2005中國電源散熱器應用和技術發(fā)展研討會833)測溫箱用絕熱材料做成，理想的情況下認為系統(tǒng)的熱量是封閉的。4)實際由于散熱泄露等各種因素存在能量損失。整個系統(tǒng)需要校正。4.2發(fā)熱量測試原理1)當我們維持系

5、統(tǒng)足夠的時間，使系統(tǒng)內(nèi)各設備溫度達到穩(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)生的熱量實時地被空氣帶走了；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)即是空氣的質量和比熱容的乘積。4)由于傳熱傳質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等各種因素簡單的比

6、例關系并不存在必是某種函數(shù)關系利用軟件的強大擬合功能可通過多階函數(shù)進行近似。4.3發(fā)熱量測試及校正方法1)出入口計算能量：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波動較大。同時流量等于風速乘出口面積面積固定風速來源于電機的功率即與電壓成一定關系。3)出入口溫度的處理：在出入口的圓環(huán)分別均布三個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：考慮到傳熱傳質的損失，風扇湍流的形成，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，出入口計算能量與純電阻元件必然成復雜的函數(shù)關系通過大量的測量以出入口計算能量為橫座標以純電阻元件發(fā)熱量為縱坐標得到校正圖同時將以上測量值用軟件中的函數(shù)擬合使適時測量成為可能。7)采用分段校正的方法，估計測量功率的范圍，在