CN103529075A - 真空隔热板热传导系数测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

真空隔热板热传导系数测试装置及测试方法，涉及真空隔热板热。测试装置设有真空隔热板内部检测信号模块和真空隔热板外部信号检测模块，所述真空隔热板由真空封装膜和封装在真空封装膜内的真空隔热材料组成，真空隔热板内部检测信号模块安装在真空隔热材料中，并由真空封装膜封装在真空隔热板的内部。测试方法包括以下步骤：1）产生信号。2）获取信号。3）数据处理。4）信号分析。可以用于解决对真空隔热板隔热特性进行快速有效的在线检测，实现真空隔热板出厂和安装现场的批量化产品热传导系数检测。满足真空隔热板大批量质量检测的需要，通过测试可以快速对真空隔热板的性能进行评估。

Description

真空隔热板热传导系数测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及真空隔热板热，尤其是涉及真空隔热板热传导系数测试装置及测试方法。

背景技术

真空隔热板广泛应用于冰箱、冰柜、冷藏车、冷库等领域，其绿色环保和高效节能的特性备受人们关注。目前，欧美、日本等先进国家已经开始大规模应用真空隔热板，真空隔热板产品的应用正响应了家电产品高效节能化趋势的需要。

中国专利CN2703182提供一种改良的真空隔热板，其外部为隔气袋，由内袋和外袋组成；无机纤维隔热材料置于内层袋中，吸气剂置于内袋和外袋之间。两层袋的结构可有效保持真空隔热板的高真空度；吸气剂置于内外袋间，又容易将制作过程后隔热材料缓慢释放的气体吸收消耗，大大减缓了内部气体对真空度的不良影响，可稳定保持真空隔热板导热系数的稳定性，真空度保持好，可达到长时间保持导热系数稳定的目的，充分发挥优良的隔热性能，使用寿命长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现真空隔热板热传导系数检测的真空隔热板热传导系数测试装置。

本发明的另一目的在于提供一种真空隔热板热传导系数的测试方法。

所述真空隔热板热传导系数测试装置设有真空隔热板内部检测信号模块和真空隔热板外部信号检测模块，所述真空隔热板由真空封装膜和封装在真空封装膜内的真空隔热材料组成，真空隔热板内部检测信号模块安装在真空隔热材料中，并由真空封装膜封装在真空隔热板的内部。

所述真空隔热板内部检测信号模块设有传感器、信号调理电路、嵌入式芯片信号发生器和信号发射探头；传感器的输出端接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端接嵌入式芯片信号发生器的输入端，嵌入式芯片信号发生器的输出端接信号发射探头，信号发射探头安装在真空隔热板内壁，与真空封装膜无间隙接触。

所述真空隔热板外部信号检测模块设有信号接收探头、放大器、加法器、滤波器、比较放大器、DSP处理器和通讯接口；信号接收探头的输出端接放大器的输入端，放大器的输出端接加法器输入端，加法器的输出端接滤波器的输入端，滤波器的输出端接比较放大器的输入端，比较放大器的输出端接DSP处理器的A/D输入口，DSP处理器的A/D输出口经通讯接口传到电脑PC上储存。

所述传感器可采用真空热敏传感器。

所述信号发射探头可由压电材料制作的膜片组成，压电膜片将电压信号转变为超声机械振动，可以发出特定频率的声波。

所述信号接收探头可采用麦克风等，麦克风直接接收内部机械振动产生的声波信号，转变为电波信号，测量时需要将信号接收探头放置在真空隔热板外壁上，外面用隔音的泡沫或其他隔音材料包裹，尽量消除外界其他噪音对实验的影响，以便传输和接收声波信号，进行下面的分析。

所述真空隔热板热传导系数的测试方法，采用真空隔热板热传导系数测试装置，包括以下步骤：

1）产生信号。热传导系数测试信号由传感器测量，测得信号通过信号调理电路进行信号处理，将调制的电压信号送入嵌入式芯片信号发生器，由嵌入式芯片信号发生器将其转化为频率在声波频率范围的脉冲信号，由嵌入式芯片信号发生器的输出口直接驱动内部的信号发射探头。

2）获取信号。使用真空隔热板外部信号检测模块接收内部信号，真空隔热板外部信号检测模块由信号接收探头与测量电路组成活动探头，信号接收探头是装在外部仪器的探头，接收信号时应保证局部的噪音尽量小。当信号接收探头接收到内部信号发射探头发出的测量频率信号后，通过放大器、加法器、滤波器、比较放大器、DSP处理器和通讯接口组成外部信号处理模块，将接收到的信号调理成微型处理器能处理的数字信号由通讯接口送出，存储到电脑PC上。

3）数据处理。由于真空隔热板内部测试信号与外部检测仪器被真空隔热板隔断，因而处理器得到的数字频率信号，还需要数据处理才能进行分析统计得出测量结论；通过频谱分析的相关分析法，可以准确解析真空隔热板内部检测信号模块发出的数字信号，将信号从时域搬移到频域进行分析，从而可以追踪热传导系数测试信号的频率变化；频谱分析相关分析法的计算方法如下：

（1）将真空隔热板内部检测信号模块的所有可能的通讯标准数字信号波形以数据形式存储在外部仪器的DSP处理器中；

（2）DSP处理器结合被测对象测量的目标频率范围和实际采样频率在数字信号波形中抽取信号波形中的对应数组数值，组成运算数据数组参与频率分析运算；

（3）通过相对应的正弦函数工具表对运算数据数组进行运算，从频域分析测试信号数据的频率组成结构；

（4）将信号进行频率能量谱分析，结合采样频率和运算数组个数计算信号频率；通过以频谱分析为核心的数据处理手段，最终实现实时监测内部组件热传导系数测试信号的目的。

4）信号分析。实时监测一段时间内部组件热传导系数测试信号，得出真空隔热板测试实验的频率信号变化特征值曲线；结合存储在DSP处理器中的标准数据公式进行分析计算，相关系数最大的就是最终测量结果值。

本发明将微型热敏传感器和嵌入式芯片信号发生器埋入在密封真空腔体中通过声波信号无线传输、声波信号检波及应用频谱分析相关分析法进行真空隔热板热传导系数测量的在线测试装置及测试数据分析方法。本发明针对真空隔热板密封的结构特点，采用内部热敏传感器测量、嵌入式无损无线信号传输结合外部频谱分析数据处理的智能测试方案，很好地解决了真空隔热板热传导系数的测试难题。本发明使用的装置由两个相对独立的部分真空隔热板内部检测信号模块和真空隔热板外部信号检测模块组成，通过声波频率信号进行测试信号的无线传输；测试方法是以频谱分析为核心的数字信号处理分析手段，实时追踪测量信号的频率变化，本发明使真空绝热板的真空度测量快速高效成为可能，推动了真空绝热板的广泛且安全的应用。

本发明可以用于解决对真空隔热板隔热特性进行快速有效的在线检测，实现真空隔热板出厂和安装现场的批量化产品热传导系数检测。满足真空隔热板大批量质量检测的需要，通过测试可以快速对真空隔热板的性能进行评估。

附图说明

图1为本发明所述真空隔热板热传导系数测试装置实施例的结构组成示意图。

图2为本发明所述真空隔热板热传导系数测试装置实施例的电路组成原理图。在图2中，U1为信号接收探头，U2A、U2B为放大器，U3A、U3B为加法器，U4为滤波器，U5为比较放大器，U6为DSP处理器，U7为串口电平转换电路，U8为通讯接口。

图3为本发明所述真空隔热板热传导系数的测试方法实施例的安装示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1～3，所述真空隔热板热传导系数测试装置实施例设有真空隔热板内部检测信号模块3和真空隔热板外部信号检测模块4，所述真空隔热板由真空封装膜2和封装在真空封装膜2内的真空隔热材料1组成，真空隔热板内部检测信号模块3安装在真空隔热材料1中，并由真空封装膜2封装在真空隔热板的内部。

所述真空隔热板内部检测信号模块3设有传感器5、信号调理电路6、嵌入式芯片信号发生器7和信号发射探头8；传感器5的输出端接信号调理电路6的输入端，信号调理电路6的输出端接嵌入式芯片信号发生器7的输入端，嵌入式芯片信号发生器7的输出端接信号发射探头8，信号发射探头8安装在真空隔热板内壁，与真空封装膜2无间隙接触。

所述真空隔热板外部信号检测模块4设有信号接收探头9、放大器10、加法器11、滤波器12、比较放大器13、DSP处理器14和通讯接口15；信号接收探头9的输出端接放大器10的输入端，放大器10的输出端接加法器11输入端，加法器11的输出端接滤波器12的输入端，滤波器12的输出端接比较放大器13的输入端，比较放大器13的输出端接DSP处理器14的A/D输入口，DSP处理器14的A/D输出口经通讯接口15传到电脑PC上储存。

所述传感器5采用真空热敏传感器。

所述信号发射探头8由压电材料制作的膜片组成，压电膜片将电压信号转变为超声机械振动，可以发出特定频率的声波。

所述信号接收探头9采用麦克风，麦克风直接接收内部机械振动产生的声波信号，转变为电波信号，测量时需要将信号接收探头9放置在真空隔热板外壁上，外面用隔音的泡沫或其他隔音材料包裹，尽量消除外界其他噪音对实验的影响，以便传输和接收声波信号，进行下面的分析。

所述真空隔热板热传导系数的测试方法，采用真空隔热板热传导系数测试装置，包括以下步骤：

1）产生信号。热传导系数测试信号由传感器5测量，测得信号通过信号调理电路6进行信号处理，将调制的电压信号送入嵌入式芯片信号发生器7，由嵌入式芯片信号发生器7将其转化为频率在声波频率范围的脉冲信号，由嵌入式芯片信号发生器7的输出口直接驱动内部的信号发射探头8。

2）获取信号。使用真空隔热板外部信号检测模块4接收内部信号，真空隔热板外部信号检测模块4由信号接收探头9与测量电路组成活动探头，信号接收探头9是装在外部仪器的探头，接收信号时应保证局部的噪音尽量小。当信号接收探头9接收到内部信号发射探头8发出的测量频率信号后，通过放大器10、加法器11、滤波器12、比较放大器13、DSP处理器14和通讯接口15组成外部信号处理模块，将接收到的信号调理成微型处理器能处理的数字信号由通讯接口15送出，存储到电脑PC上。

3）数据处理。由于真空隔热板内部测试信号与外部检测仪器被真空隔热板隔断，因而处理器得到的数字频率信号，还需要数据处理才能进行分析统计得出测量结论；通过频谱分析的相关分析法，可以准确解析真空隔热板内部检测信号模块3发出的数字信号，将信号从时域搬移到频域进行分析，从而可以追踪热传导系数测试信号的频率变化；频谱分析相关分析法的计算方法如下：

（1）将真空隔热板内部检测信号模块3的所有可能的通讯标准数字信号波形以数据形式存储在外部仪器的DSP处理器14中；

（2）DSP处理器14结合被测对象测量的目标频率范围和实际采样频率在数字信号波形中抽取信号波形中的对应数组数值，组成运算数据数组参与频率分析运算；

（3）通过相对应的正弦函数工具表对运算数据数组进行运算，从频域分析测试信号数据的频率组成结构；

（4）将信号进行频率能量谱分析，结合采样频率和运算数组个数计算信号频率；通过以频谱分析为核心的数据处理手段，最终实现实时监测内部组件热传导系数测试信号的目的。

4）信号分析。实时监测一段时间内部组件热传导系数测试信号，得出真空隔热板测试实验的频率信号变化特征值曲线；结合存储在DSP处理器14中的标准数据公式进行分析计算，相关系数最大的就是最终测量结果值。

Claims (5)

1.真空隔热板热传导系数测试装置，其特征在于设有真空隔热板内部检测信号模块和真空隔热板外部信号检测模块，所述真空隔热板由真空封装膜和封装在真空封装膜内的真空隔热材料组成，真空隔热板内部检测信号模块安装在真空隔热材料中，并由真空封装膜封装在真空隔热板的内部；

所述真空隔热板内部检测信号模块设有传感器、信号调理电路、嵌入式芯片信号发生器和信号发射探头；传感器的输出端接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端接嵌入式芯片信号发生器的输入端，嵌入式芯片信号发生器的输出端接信号发射探头，信号发射探头安装在真空隔热板内壁，与真空封装膜无间隙接触；

所述真空隔热板外部信号检测模块设有信号接收探头、放大器、加法器、滤波器、比较放大器、DSP处理器和通讯接口；信号接收探头的输出端接放大器的输入端，放大器的输出端接加法器输入端，加法器的输出端接滤波器的输入端，滤波器的输出端接比较放大器的输入端，比较放大器的输出端接DSP处理器的A/D输入口，DSP处理器的A/D输出口经通讯接口传到电脑PC上储存。

2.如权利要求1所述真空隔热板热传导系数测试装置，其特征在于所述传感器采用真空热敏传感器。

3.如权利要求1所述真空隔热板热传导系数测试装置，其特征在于所述信号发射探头由压电材料制作的膜片组成。

4.如权利要求1所述真空隔热板热传导系数测试装置，其特征在于所述信号接收探头采用麦克风。

5.真空隔热板热传导系数的测试方法，其特征在于采用如权利要求1～4中任一所述真空隔热板热传导系数测试装置，所述测试方法包括以下步骤：

1）产生信号：热传导系数测试信号由传感器测量，测得信号通过信号调理电路进行信号处理，将调制的电压信号送入嵌入式芯片信号发生器，由嵌入式芯片信号发生器将其转化为频率在声波频率范围的脉冲信号，由嵌入式芯片信号发生器的输出口直接驱动内部的信号发射探头；

2）获取信号：使用真空隔热板外部信号检测模块接收内部信号，真空隔热板外部信号检测模块由信号接收探头与测量电路组成活动探头，信号接收探头是装在外部仪器的探头，接收信号时应保证局部的噪音尽量小；当信号接收探头接收到内部信号发射探头发出的测量频率信号后，通过放大器、加法器、滤波器、比较放大器、DSP处理器和通讯接口组成外部信号处理模块，将接收到的信号调理成微型处理器能处理的数字信号由通讯接口送出，存储到电脑PC上；

3）数据处理：由于真空隔热板内部测试信号与外部检测仪器被真空隔热板隔断，因而处理器得到的数字频率信号，还需要数据处理才能进行分析统计得出测量结论；通过频谱分析的相关分析法，可以准确解析真空隔热板内部检测信号模块发出的数字信号，将信号从时域搬移到频域进行分析，从而可以追踪热传导系数测试信号的频率变化；频谱分析相关分析法的计算方法如下：

（1）将真空隔热板内部检测信号模块的所有可能的通讯标准数字信号波形以数据形式存储在外部仪器的DSP处理器中；

（2）DSP处理器结合被测对象测量的目标频率范围和实际采样频率在数字信号波形中抽取信号波形中的对应数组数值，组成运算数据数组参与频率分析运算；

（3）通过相对应的正弦函数工具表对运算数据数组进行运算，从频域分析测试信号数据的频率组成结构；

（4）将信号进行频率能量谱分析，结合采样频率和运算数组个数计算信号频率；通过以频谱分析为核心的数据处理手段，最终实现实时监测内部组件热传导系数测试信号的目的；

4）信号分析：实时监测一段时间内部组件热传导系数测试信号，得出真空隔热板测试实验的频率信号变化特征值曲线；结合存储在DSP处理器中的标准数据公式进行分析计算，相关系数最大的就是最终测量结果值。

Images