CN113196044A - 测量机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量机构(1)，该测量机构包括：本体(2)；真空室(3)，位于本体(2)上并且在该真空室中执行测量过程；放置在真空室(3)中的第一样品(4)和第二样品(5)，该第一样品和第二样品彼此接触并且在其之间发生热传递；活塞(6)，该活塞使第一样品(4)和第二样品(5)彼此持续接触；位于第一样品(4)和第二样品(5)下方的冷却器(7)；位于第一样品(4)和第二样品(5)上方的加热器(8)。

Description

测量机构
本发明涉及一种设置成测量接触热阻的测量机构。
特别是在航空和航天飞行器中，通常使用具有碳纤维增强板表面的蜂窝夹层面板。尽管可以将航空飞行器中设置的各种装备和部件直接固定到此类面板，但固定过程是通过支撑件执行的。固定到这些面板的装备、部件和/或支撑件可以由金属材料制成。因此，对装备、部件和/或支撑件固定到面板上而产生的接触热阻的精确确定是航空飞行器热控制设计的重要因素。在测量接触热阻时，使得至少两个样品彼此接触。两个样品之间发生热传递。同时，通过进行测量来测量接触热阻。所述测试在没有空气相互作用的环境中执行。压力允许两个样品彼此持续接触。通过大功率活塞提供持续压力。为了能够测量两个样品之间的接触热阻，使用了测量热通量的测量单元。然而，单次测量不足以准确测量非均匀样品的接触热阻。此外，评估在各个区域处测量的接触热阻并不总是能得出准确的结果。
已知技术涵盖的美国专利申请第US5940784号公开了一种热通量的测量方法。
本发明的目的是实现一种易于测量的测量机构。
旨在实现本发明的目的并且在权利要求中公开的测量机构包括本体和位于本体上的真空室。真空室包括：第一样品和第二样品，在第一样品和第二样品之间发生热传递；以及活塞，该活塞施加持续的推力以使第一样品和第二样品彼此接触。
作为本发明主题的测量机构包括热通量转换器，该热通量转换器定位成完全覆盖包括碳纤维和/或铝材料的第一样品和/或第二样品。由于热通量转换器完全覆盖第一样品和/或第二样品的事实，因此可以在样品上的不同区域处进行热通量测量。
在本发明的实施例中，测量机构包括具有非均匀表面形式的第一样品和/或第二样品。在每个区域中，第一样品和/或第二样品的形状和密度都不相同。
在本发明的实施例中，测量机构包括具有蜂窝形式的第一样品和/或第二样品。由此，在第一样品和/或第二样品上设置有孔。在热通量测量过程期间，通过由热通量转换器来限定孔而提高测量质量。
在本发明的实施例中，测量机构包括呈弹性体形式的热通量转换器。由于热通量转换器呈弹性体形式的事实，使得热通量转换器完全贴附到第一样品和/或第二样品，并且呈现第一样品和/或第二样品的形状。因此，提高了测量准确度。
在本发明的实施例中，测量机构包括位于热通量转换器上的多个测量点以及用于评估从测量点接收的信息的控制单元。由于测量点位于第一样品和/或第二样品的不同区域的事实，因此获得了不同的接触热阻和热导率数据，并将这些数据与制造商在控制单元上预定的数据进行比较。
在本发明的实施例中，测量机构包括控制单元，该控制单元用于根据从测量点接收的热通量数据来确定第一样品和/或第二样品的表面积。因此，计算出样品尺寸。
在本发明的实施例中，测量机构包括位于热通量转换器与第一样品和/或第二样品之间的传导率传感器。通过传导率传感器获得的信息被传递到控制单元。将该信息与制造商在控制单元上预定的数据进行比较，以确定第一样品和第二样品的材料类型。
利用本发明，实现了一种用于测量包括碳纤维和铝材料并且具有非均匀表面积的样品的导热率和接触热阻的测量机构。
在附图中示出了旨在实现本发明的目的的测量机构，在附图中：
图1是测量机构的透视图。
图2是第一样品、第二样品、热通量转换器、测量点和传导率传感器的透视图。
图中所示的所有部件均单独分配了参考标号，并且在下面列出了这些标号的相应术语。
1-测量机构
2-本体
3-真空室
4-第一样品
5-第二样品
6-活塞
7-冷却器
8-加热器
9-热通量转换器
10-测量点
11-控制单元
12-传导率传感器
测量机构(1)包括：本体(2)；真空室(3)，位于本体(2)上并在该真空室中进行测量过程；放置在真空室(3)中的第一样品(4)和第二样品(5)，该第一样品和第二样品彼此接触并且在其之间发生热传递；活塞(6)，该活塞使第一样品(4)和第二样品(5)彼此持续接触；位于第一样品(4)和第二样品(5)下方的冷却器(7)；以及位于第一样品(4)和第二样品(5)的上方的加热器(8)。借助真空室(3)，创建了独立于外部环境条件的测试机构。在加热器(8)和冷却器(7)之间产生热流，从而测量样品(4、5)的接触热阻。
本发明的测量机构(1)包括热通量转换器(9)，该热通量转换器定位成完全覆盖第一样品(4)和/或第二样品(5)(该第一样品和/或第二样品具有包括碳纤维和/或铝材料的表面)以测量其接触热阻。由于热通量转换器(9)完全覆盖第一样品(4)和第二样品(5)的事实，因此能够测量由高强度材料(诸如碳纤维或铝)制成的样品(4、5)的接触热阻。
在本发明的实施例中，测量机构(1)包括热通量转换器(9)，以用于测量具有不均匀表面形式的第一样品(4)和/或第二样品(5)的接触热阻。热通量转换器(9)在样品上均匀展开(spread)。因此，能够测量具有不同形式和形状的样品(4、5)的接触热阻。
在本发明的实施例中，测量机构(1)包括热通量转换器(9)，以用于测量具有蜂窝形式的第一样品(4)和/或第二样品(5)的接触热阻。热通量转换器(9)可以在不同区域处进行多次测量。因此，可以测量具有蜂窝形式的样品(4、5)的接触热阻。
在本发明的实施例中，测量机构(1)包括呈弹性体形式(elastic form)的热通量转换器(9)。由于热通量转换器(9)呈弹性体形式的事实，使得热通量转换器呈现样品(4、5)的形状。因此，样品和热通量转换器(9)完全接触，并且可以测量出准确的接触热阻。
在本发明的实施例中，测量机构(1)包括位于热通量转换器(9)上的多个测量点(10)以及用于比较从测量点(10)接收的信息的控制单元(11)。经由测量点(10)测量样品(4、5)的接触热阻。测量的接触热阻数据被传递到控制单元(11)。将这些数据与制造商在控制单元(11)上预定的数据进行比较，以确定热接触数据。
在本发明的实施例中，测量机构(1)包括控制单元(11)，以用于根据从测量点(10)接收的信息来测量第一样品(4)和/或第二样品(5)的表面积。由于将从测量点(10)接收的热接触数据传递到控制单元(11)的事实，因此能够确定样品(4、5)的表面积。由此，确定样品尺寸并通知用户。
在本发明的实施例中，测量机构(1)包括：传导率传感器(12)，该传导率传感器位于热通量转换器(9)与第一样品(4)和/或第二样品(5)之间并与第一样品(4)和/或第二样品(5)接触；以及控制单元(11)，以用于根据从传导率传感器(12)接收的信息确定第一样品(4)和/或第二样品(5)的材料类型。将从传导率传感器(12)接收的传导率数据与制造商在控制单元(11)上预定的传导率数据进行比较，以确定样品的材料类型。
本发明涉及一种设置成测量接触热阻的测量机构(1)，该测量机构包括热通量转换器(9)，该热通量转换器通过覆盖样品(4、5)而使得热通量转换器与样品之间没有间隙。因此，可以提高样品(4、5)的接触热阻的测量准确度。

Claims (7)

1.一种测量机构(1)，包括：本体(2)；真空室(3)，位于所述本体(2)上，并且在所述真空室中进行测量过程；放置在所述真空室(3)中的第一样品(4)和第二样品(5)，所述第一样品和所述第二样品彼此接触并且在它们之间发生热传递；活塞(6)，所述活塞使所述第一样品(4)和所述第二样品(5)彼此持续接触；位于所述第一样品(4)和所述第二样品(5)下方的冷却器(7)；以及位于所述第一样品(4)和所述第二样品(5)上方的加热器(8)，其特征在于，所述测量机构具有热通量转换器(9)，所述第一样品(4)和所述第二样品(5)完全被所述热通量转换器覆盖以测量所述第一样品和所述第二样品的接触热阻，所述第一样品和所述第二样品具有包括碳纤维和/或铝材料的表面。
2.根据权利要求1所述的测量机构(1)，其特征在于，所述热通量转换器(9)用于测量具有不均匀表面形式的所述第一样品(4)和/或所述第二样品(5)的所述接触热阻。
3.根据权利要求2所述的测量机构(1)，其特征在于，所述热通量转换器(9)用于测量具有蜂窝形式的所述第一样品(4)和/或所述第二样品(5)的所述接触热阻。
4.根据前述权利要求中任一项所述的测量机构(1)，其特征在于，所述热通量转换器(9)呈弹性体形式。
5.根据前述权利要求中任一项所述的测量机构(1)，其特征在于，所述热通量转换器(9)上设置有多个测量点(10)，并且所述测量机构具有控制单元(11)，所述控制单元用于比较从所述测量点(10)接收的信息。
6.根据权利要求5所述的测量机构(1)，其特征在于，所述控制单元(11)用于根据从所述测量点(10)接收的所述信息来测量所述第一样品(4)和/或所述第二样品(5)的表面积。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的测量机构(1)，其特征在于，所述热通量转换器(9)与所述第一样品(4)和/或所述第二样品(5)之间设置有传导率传感器(12)，所述传导率传感器与所述第一样品(4)和/或所述第二样品(5)接触，并且所述控制单元(11)用于根据从所述传导率传感器(12)接收的信息确定所述第一样品(4)和/或所述第二样品(5)的材料类型。
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