CN113196044B - 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
技术领域
本发明涉及一种设置成测量接触热阻的测量机构。
背景技术
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。
在标题为“真空环境中在低施加载荷下的接触热导”(KOICHI NISHINO等作者；实验热与流体科学(EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE)，第10卷，1995年2月1日，第258-271页)的另一公开文献中，公开了真空环境中在低施加载荷下对测试板的接触热导的测量。在测量期间，通过对彼此接触的测试板从一侧加热并从另一侧冷却而形成热传递，并且通过设置在测试室的拐角上的螺栓来施加低压力。在测试期间，使用能够使接触压力分布可视化的压力测量膜来预测接触热导。因此，虽然存在不均匀性(诸如不同形状的测试板)，但是可以获得更精确的测量结果。
在标题为“在真空环境中跨压接的金属接触部的接触热阻”(TMCWAID等作者；国际热与质量传递期刊(INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER)，第35卷，1992年11月1日，第2911-2920页)的其他公开文献中，公开了在真空环境中根据接触压力来测量接触热导。在测量期间，通过对彼此接触的测试样品从一侧加热并从另一侧冷却而形成热传递，并且借助于致动器在这些样品上施加压力。在本文献中还指出，为了预测跨压接的接触部的接触热阻，必须根据载荷来估计接触部的平均尺寸和数量。因此，根据接触压力、表面纹理和材料特性来获得接触热阻值。
发明内容
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本文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间隙而提高测量质量。
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。
附图说明
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。
具体实施方式
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
测量组件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组件。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。
本发明的测量组件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，测量组件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，测量组件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，测量组件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，测量组件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，测量组件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，测量组件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组件1，该测量组件包括热通量转换器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 (2)

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，其中，所述第一样品（4）和所述第二样品（5）具有包括碳纤维和/或铝材料的表面，所述第一样品（4）和/或所述第二样品（5）具有蜂窝形式，并且所述热通量转换器（9）呈弹性体形式，使得所述第一样品（4）和所述第二样品（5）与所述热通量转换器（9）完全接触，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。
2.根据权利要求1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。
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