CN2706759Y - 热流产生装置 - Google Patents

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Abstract

一热流产生装置，其包括一热流发生体、一热流补偿体及一补偿电路，该热流发生体及热流补偿体内各预埋一热电阻，该热流发生体呈半球形实心体，其具有一弧形外表面及一平的热流输出面，该热流补偿体具有一弧形内表面，该弧形内表面定义一收容该热流发生体的中空部，该补偿电路与该热流补偿体的热电阻相连，用于控制该热流补偿体的热电阻的发热量，使该弧形外表面与弧形内表面的温度达到平衡。本实用新型系统设计简单，且有效地提高了热流输出的精度。

Description

热流产生装置
【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份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的方案是：一热流产生装置，其包括一热流发生体、一热流补偿体及一补偿电路，该热流发生体及热流补偿体内各预埋一热电阻，该热流发生体呈半球形实心体，其具有一弧形外表面及一平的热流输出面，该热流补偿体具有一弧形内表面，该弧形内表面定义一收容该热流发生体的中空部，该补偿电路与该热流补偿体的热电阻相连，用于控制该热流补偿体的热电阻的发热量，使该弧形外表面与弧形内表面的温度达到平衡。
本实用新型热流产生装置的优点是：由于热流发生体为具有弧形外表面与平的热流输出面的二面体，因此可仅补偿一面的热流损失，简化热流补偿系统；另外，本实用新型无需加上绝热设计，减少系统复杂性，同时提高热流输出的精度。
【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结构示意图。
图2是本实用新型热流产生装置的热流补偿电路方框图。
【具体实施方式】
请参阅图1，本实用新型热流产生装置的结构部分包括一热流发生体10、及一热流补偿体20。该热流补偿体20在补偿电路的控制下，产生补偿热流来补偿热流发生体10损失的热流。
该热流发生体10呈一半圆球实心体，其具有一弧形外表面11及一平表面，该平表面用于输出热流，故下称热流输出面18。为使热流发生体10表面温度均匀，该弧形外表面11及该热流输出面18表面镀金。该热流发生体10内预埋一热电阻12，该热电阻12与一外部电路相连，产生一预设的已知数量的热流。该弧形外表面11上贴设一热敏电阻14，该热敏电阻14与补偿电路相连，可感知该弧形外表面11的温度T14。
在使用中，往往需要知道该热流输出面18的温度，则在该热流输出面18也贴设一热敏电阻16，该热敏电阻16与其它电路相连，让该热敏电阻16通过一定电流，通过检测该热敏电阻16两端产生的跨压，经过适当的放大，即可获取该热流输出面18的温度信号T16。
该热流补偿体20呈一半球中空体，其具有一表面镀金的弧形内表面21，该弧形内表面21的曲度与该热流发生体10的弧形外表面11曲度相等。该热流发生体10收容于该热流补偿体20的中空部内，两者间隔一微小距离，大约100um。该热流补偿体20与热流发生体10的固定最好采用热绝缘的固定结构，从而可防止热流补偿体20的热流经由该固定结构传导，如本实施例中，采用绝热材料制造的螺丝30。
该热流补偿体20的外围实心体内预埋一热电阻22，该热电阻22在该补偿电路的控制下根据需要可产生不同大小的热量，具体调节过程后面将要介绍。该弧形内表面21上贴设一热敏电阻24，该热敏电阻24与该补偿电路相连，可感知该弧形内表面21的温度T24。
由于该热流发生体10的弧形外表面11及该热流补偿体20的弧形内表面21均进行镀金处理，因此可保证该两表面温度均匀，这样，热敏电阻14、24检测的温度T14、T24可认为是该两表面上的温度。
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，当T14三T24时，该热流发生体10的弧形外表面11及该热流补偿体20的弧形内表面21间无热流流过，等效上，该热流发生体10产生的热流全部从热流输出面18流过。本实用新型具体工作过程介绍如下：
热流产生装置工作时，热电阻12通电产生热流，该热流可经由导热方程式：
Q＝aI2R求出，其中，I代表流过热电阻12的电流，R代表热电阻12的电阻，a代表热电阻12的电能转热能的比例常数。
请参照图2，为本实施例给出的一个可能的补偿电路架构，该补偿电路与该热电阻22相连，大致包括一信号采集与比较模块40、一反馈电路模块50及一电压控制电流源60。
该信号采集与比较模块40获得该热敏电阻14、24的温度误差信号，输出电压信号，在该电压信号的驱动下，该反馈电路模块50产生一反馈控制信号，用来控制该电压控制电流源60，使产生一热电阻22的驱动电流，该热电阻22从而产生一补偿热流。
具体而言，假设热敏电阻14、24的温度为T14、T24，当T14与T24不一致时，信号采集与比较模块40的输出端电压值不为零；该电压值进入反馈电路模块50后，会输出一调整的电压值，此即反馈控制信号；该反馈控制信号的改变，会调整电压控制电流源60的输出电流，即为热电阻22的驱动电流；该驱动电流的调整，因而会调整该热电阻22的发热量。当反馈控制处于平衡状态时，T14与T24相等，从而达到反馈控制的目的。
当T14＝T24时，等效上，从热流发生体10的弧形外表面11流过的热流为0，表示热电阻12产生的热流Q全部经由热流输出面18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18，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定的已知大小的热流的场合。

Claims (6)

1.一热流产生装置，包括一热流发生体及一热流补偿体，该热流发生体及热流补偿体内各预埋一热电阻，其特征在于：该热流发生体呈半球形实心体，其具有一弧形外表面及一平的热流输出面，该热流补偿体具有一弧形内表面，该弧形内表面定义一收容该热流发生体的中空部，该热流产生装置进一步包括一与该热流补偿体的热电阻相连的补偿电路，该补偿电路用于控制该热流补偿体的热电阻的发热量，使该弧形外表面与弧形内表面的温度达到平衡。
2.如权利要求1所述的热流产生装置，其特征在于：该弧形内表面、弧形外表面及热流输出面均进行镀金处理。
3.如权利要求1所述的热流产生装置，其特征在于：该弧形内表面与该弧形外表面的曲度相等。
4.如权利要求1所述的热流产生装置，其特征在于：该弧形内表面与该弧形外表面分别贴附一可感知各自表面温度的热敏电阻。
5.如权利要求1所述的热流产生装置，其特征在于：该补偿电路包括信号采集与比较模块、一反馈电路模块及一电压控制电流源，其中该信号采集与比较模块根据该弧形外表面与弧形内表面的温度差输出一电压信号，在该电压信号的驱动下，该反馈电路模块产生一用于控制电压控制电流源的反馈控制信号，使产生一驱动该热电阻的电流，该热电阻从而产生一补偿热流。
6.如权利要求1所述的热流产生装置，其特征在于：该弧形内表面及弧形外表面间隔大约100um。
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