CN2672652Y - 热流产生装置 - Google Patents
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Abstract
一热流产生装置，包括热流发生区、热流补偿区及热流补偿电路，该热流发生区与热流补偿区为一体的结构，该热流发生区的材料的导热性能高于该热流补偿区的材料的导热性能，该热流发生区设有与外界相通的热流输出面及被热流补偿区覆盖的非热流输出面，该热流发生区内预埋一可通电产生预定的已知大小的热流的加热器，该热流补偿电路用于控制该热流补偿区的发热量，使该热流发生区与热流补偿区在其分界面附近的温度达到平衡。本实用新型热流产生装置系统简单，热流补偿精度高。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种热流产生装置，特别是指一种具有热流补偿功能的热流产生装置。
【背景技术】
在开发新材料过程中，特别是导热材料，经常需要对材料的导热性能进行测量。在电子设备散热器的设计过程中，需要预先计算、模拟其散热性能，精确测量导热材料的导热系数成为设计成功的关键之处。
目前测量材料的导热系数主要使用一种名为温度梯度法的测量方法，该方法将待测样品置于一热源与一低温热沉之间，测量其间形成的温度梯度，再根据导热方程式：
Q＝K*ΔT/ΔX
即可计算出材料的导热系数。其中，ΔT代表待测样品两端的温度差，即热源与低温热沉之间的温度梯度，可通过测量得到；ΔX代表形成该温度梯度之间的距离，及待测样品沿热流方向的长度，为已知参数；Q代表热源流过待测样品的热流，通常假设热源本身产生的热流全部流过待测样品；K代表导热系数，将前面已知或测量得到的数值带入上述导热方程式，即可求出。该方法较为简单，易操作，易实现，所以被广泛使用。
理想状态下，热源的所有热量应通过待测样品传递至低温热沉，实际中的一种做法是在热源的周围加以热隔离，仅留一面让热流通过，称之为热流输出面，以此认定热流全部由未隔热的热流输出面通过，当该热流输出面与待测样品紧密接触后，则可假设热源所有的热量全部流过待测样品。但是，实际上由于隔热材料，如氧化铝陶瓷，隔热性能有限，不可避免的总会有一部分热流从其它方向散发，此时，流过待测样品的热流并不等于热源本身产生的热量，从而导致导热系数K的误差。
【发明内容】
本实用新型的目的在于提供一种热流产生装置，该热流产生装置可精确地输出一预定的已知大小的热流。
本实用新型热流产生装置包括热流发生区、热流补偿区及热流补偿电路，该热流发生区与热流补偿区为一体的结构，该热流发生区的材料的导热性能高于该热流补偿区的材料的导热性能，该热流发生区设有与外界相通的热流输出面及被热流补偿区覆盖的非热流输出面，该热流发生区内预埋一可通电产生预定的已知大小的热流的加热器，该热流补偿电路用于控制该热流补偿区的发热量，使该热流发生区与热流补偿区在其分界面附近的温度达到平衡。
本实用新型热流产生装的热流产生区与热流补偿区合成一体，不需要热隔离装置，使系统得以简化；另外，热流产生区与热流补偿区采用不同的导热材料，两区之分界面热阻较高，因此温差会较高，温差信号容易检测，热流补偿精度高。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型热流产生装置的剖面示意图。
图2是本实用新型热流产生装置的热流补偿电路工作过程。
【具体实施方式】
请参阅图1，本实用新型热流产生装置呈一单一结构体，包括两个区域，即热流发生区10及包围该热流发生区10的热流补偿区20。
该热流发生区10由高热导材料制成，呈一六面体，但不局限于六面体。该六面体其中一面为热流输出面12，其与外界相通，其余五面为非热流输出面(图未标号)，被热流补偿区20覆盖。该热流发生区10内预埋一加热器14，在本实施例中该加热器14为一热电阻，由一定电流源驱动，以产生一预设的已知大小的热流Q。该热流Q计算如下：
Q＝aI2R
其中，I代表电源提供的流过热电阻的定电流值，R代表热电阻的电阻值，a代表热电阻的电能转热能的比例常数。
相对于热流发生区10的高热导材料，热流补偿区20由较低热导材料制成，但仍是热的良导体。热流补偿区20对应热流发生区10的非热流输出面各预埋一加热器22，本实施例中该加热器22为一热电阻，通电后可产生一定的热流。该热流补偿区20与该热流发生区10之间形成一分界面16。由于该热流发生区10与热流补偿区20采用不同的导热材料，当两者结合时，在分界面16会不可避免地产生空隙，从而在该分界面16形成较高的介面热阻。
欲使热流发生区10的热流Q全部自热流输出面12输出，则需保证热流Q不会从非热流输出面散失。本实用新型的方案是利用热流补偿区20对从非热流输出面散失的热流进行补偿，从而在等效上保证该五个非热流输出面14均没有热流散失。
本实用新型利用的原理是前面提到的导热方程式：
Q＝K*ΔT/ΔX
当两点之间的温差ΔT为零，即两点的温度相等时，流过的热流为0，表示无热流流过。本实用新型中，如果保证非热流输出面与对应的热流补偿区20靠近非热流输出面的区域的温度相等，即热流发生区10与热流补偿区20在该分界面16附近的温度相等，则该热流发生区10与该热流补偿区20之间无热流流过，等效上，该热流发生区10产生的热流Q将全部从热流输出面12输出。
热流发生区10及热流补偿区20在分界面16附近对应每一非热流输出面埋设一对温度感测器16a、16b。这样，本实用新型共设有五对温度感测器16a、16b。每一对温度感测器16a、16b与一热流补偿电路相连，可检测热流发生区10及热流补偿区20在分界面16附近的温度信号T16a、T16b。
请参阅图2，本实用新型热流补偿电路主要包括两个温度检测电路及一个温度反馈补偿电路。首先，该两温度检测电路分别检测对应的温度信号T16a、T16b(实际上是电压信号)，将该两温度信号T16a、T16b输入该温度反馈补偿电路中，该温度反馈补偿电路在比较该两温度信号T16a、T16b后，当两温度信号T16a、T16b不相等时，输出一控制信号，以改变热流补偿区20的热电阻的驱动电流，从而调节该热流补偿区20的发热量，使热流发生区10及热流补偿区20在分界面16附近的温度达到平衡。如前所述，当该两温度相等时，表示该两区无热流通过，对应的非热流输出面没有热流散失。
其它的温度感测器16a、16b与热流补偿电路也如前述设置，因此可保证该热流发生区10在任何非热流输出面上没有热散失。在等效上，该热流发生区10产生的热流Q全部自该热流输出面12流出。
作为本实用新型的一例应用，是作为测量热传导系数的热源。将待测样品贴附于热流输出面12，根据前面提到的温度梯度法，即很容易地计算出热传导系数。需要说明的是，本实用新型并不局限于测量材料的热传导系数，本实用新型可应用于任何需要提供一预设的已知大小的热流的场合。
Claims (5)
1.一热流产生装置，包括热流发生区及热流补偿区，该热流发生区设有与外界相通的热流输出面及被热流补偿区覆盖的非热流输出面，该热流发生区内预埋一可通电产生预定的已知大小的热流的加热器，其特征在于：该热流发生区与热流补偿区为一体的结构，该热流发生区的材料的导热性能高于该热流补偿区的材料的导热性能，该热流产生装置进一步包括有热流补偿电路，该热流补偿电路用于控制该热流补偿区的发热量，使该热流发生区与热流补偿区在其分界面附近的温度达到平衡。
2.如权利要求1所述的热流产生装置，其特征在于：该热流发生区的加热器为一热电阻，该热电阻受一定电流源驱动。
3.如权利要求1所述的热流产生装置，其特征在于：该热流发生区及热流补偿区在其分界面附近埋设有温度感测器。
4.如权利要求3所述的热流产生装置，其特征在于：该热流补偿区埋设有热电阻，该热流补偿电路通过检测该温度感测器的温度信号，输出控制信号调节该热电阻的发热量。
5.如权利要求1所述的热流产生装置，其特征在于：该热流发生区为六面体，其具有一热流输出面及五个非热流输出面。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 200320128886 CN2672652Y (zh) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 热流产生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN 200320128886 CN2672652Y (zh) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 热流产生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2672652Y true CN2672652Y (zh) | 2005-01-19 |
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ID=34477180
Family Applications (1)
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| CN 200320128886 Expired - Lifetime CN2672652Y (zh) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 热流产生装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN2672652Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101938861A (zh) * | 2010-08-17 | 2011-01-05 | 上海交通大学 | 防护热板装置用线热源式加热器 |
-
2003
- 2003-12-26 CN CN 200320128886 patent/CN2672652Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101938861A (zh) * | 2010-08-17 | 2011-01-05 | 上海交通大学 | 防护热板装置用线热源式加热器 |
| CN101938861B (zh) * | 2010-08-17 | 2013-01-02 | 上海交通大学 | 防护热板装置用线热源式加热器 |
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