一種基于labVIEW的制冷機的制冷量測試方法、系統與流程
一種基于labview的制冷機的制冷量測試方法、系統
技術領域
1.本發明屬于測試與測量技術領域，特別涉及一種基于labview的制冷機的制冷量測試方法、系統。
背景技術：
2.制冷型探測器的組成包括制冷組件（斯特林制冷機）、杜瓦組件、陶瓷基板（制冷組件產生的制冷量最終匯聚到陶瓷基板上，探測芯片貼在陶瓷基板上）、探測芯片等。制冷型的探測器芯片需要工作在77k的低溫下，因此斯特林制冷機在陶瓷基板上產生的制冷量大小直接影響了紅外探測器的最終成像效果。所以對斯特林制冷機在陶瓷基板上產生的制冷量大小測定就顯得尤為重要。
3.而目前對于制冷機的制冷量的測試，硬件復雜，需要額外設計真空室，操作繁瑣、自動化程度低。
4.labview是一種圖形化的編程語言的開發環境，可以通過改變軟件實現不同的儀器儀表的功能。
技術實現要素：
5.為了解決以上問題，本發明提供一種基于labview的制冷機的制冷量測試方法，具有硬件結構少、操作便捷、自動化程度高的特點。具體技術方案如下：一種基于labview的制冷機的制冷量測試方法，采用測試杜瓦進行制冷量測試，通過labview自動控制測試杜瓦達到溫度平衡狀態，利用制冷機制冷量、熱消耗量及損失量守恒原理進行制冷量的計算。
6.優選地，所述方法包括以下步驟：s1.設置測試杜瓦，所述測試杜瓦設有對基板進行加熱的加熱元件和用于監測基板溫度的測溫芯片；s2.將測試杜瓦和待測制冷機耦合；s3.過程控電源分別為測試杜瓦提供加熱電壓、為制冷機提供制冷電壓；s4.根據反饋的基板溫度，通過labview對加熱元件進行加熱程度自動控制；s5.當基板溫度達到目標溫度的平衡狀態時，通過公式計算制冷機的制冷量q：q= u*i+r；其中，u為平衡狀態時加熱元件電壓，i為平衡狀態時加熱元件的電流，r為杜瓦冷損量。
7.所述步驟s1中，將加熱元件、測溫芯片設置于基板上，并通過鍵合線鍵合至測試杜瓦的引線環；將測試杜瓦焊接封窗，形成密封保溫的空間。
8.優選地，所述加熱元件為加熱電阻；所述步驟s4中，所述加熱程度自動控制包括當監控溫度達到目標溫度時，控制加熱電阻以預定頻率、預定幅度增加或減小加熱電壓，直至在設定時間內達到溫度的平衡狀態。
9.優選地，所述步驟s4中，反饋的基板溫度以溫度的增幅、時間關系進行顯示。
10.優選地，所述步驟s5中，當基板溫度在設定時間內維持在目標溫度的誤差范圍內，則判斷此時基板溫度達到平衡狀態。
11.優選地，所述步驟s5中，杜瓦冷損量通過提前對待測試杜瓦進行冷損試驗獲得。
12.優選地，在進行步驟s5完成一個制冷機的制冷量測試后，通過循環步驟循環步驟s2至步驟s5進行下一個制冷機的制冷量測試。
13.本發明的另一目的在于提供一種基于labview的制冷機的制冷量測試系統，應用了上述基于labview的制冷機的制冷量測試方法，所述系統包括測試杜瓦、程控電源、上位機；所述測試杜瓦中包括用于監測基板溫度的測溫芯片和對基板進行加熱的加熱元件，測試杜瓦與待測制冷機耦合連接；所述程控電源控制待測制冷機的制冷電壓，所述上位機根據測溫芯片反饋的溫度，通過labview對加熱元件進行加熱程度自動控制直至基板達到目標溫度的平衡狀態。
14.優選地，所述測溫芯片、加熱元件設置在基板上，并通過鍵合腳和鍵合線引入到測試杜瓦的引線環。
15.與現有技術相比，上述技術方案之一或多個技術方案能達到至少以下有益效果之一：本發明避免了現有技術對真空室的設計，利用測試杜瓦構造的真空密封環境對制冷機制冷量進行測試，密封性好，測試穩定；測試精度高的同時，硬件少，連接簡單，操作便捷高效。采用制冷機制冷量和熱消耗量及損失量守恒的方式自動計算出制冷機的制冷量，自動化程度高，無需人工值守。
附圖說明
16.為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
17.圖1為實施例1基于labview的制冷機的制冷量測試系統的測試杜瓦結構示意圖。
18.圖2為實施例1基于labview的制冷機的制冷量測試方法的控制界面。
具體實施方式
19.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
20.實施例1本實施例提供一種基于labview的制冷機的制冷量測試系統。測試系統包括測試杜瓦、程控電源、上位機。測試杜瓦中設有用于監測基板溫度的測溫芯片和對基板進行加熱的加熱電阻。測試杜瓦與待測制冷機耦合連接，程控電源控制制冷機的制冷電壓，上位機獲取測試杜瓦的測試溫度，并根據基板溫度，通過labview對基板進行加熱程度的自動控制，
直至基板溫度達到平衡，自動記錄其加熱電阻的電壓和電流，并計算制冷量。
21.其中，本實施例中，測試杜瓦中的基板為陶瓷基板h。如圖1所示，加熱電阻b設置在陶瓷基板h上，測溫芯片包括測溫芯片a1和測溫芯片a2，于陶瓷基板h上分別分布在加熱電阻b的兩側。測溫芯片a1和測溫芯片a2分別通過引線與陶瓷基板鍵合腳e連接，并分別通過鍵合線a、鍵合線f連接引線環內側鍵合腳f。加熱電阻b的正負極通過低溫膠粘結在陶瓷基板h上并通過鍵合線b、鍵合線c、鍵合線d、鍵合線e最終鍵合到測試杜瓦的引線環上便于引出測試。
22.本實施例以斯特林制冷機的制冷量測試為例，采用測試杜瓦進行制冷量測試，通過labview自動控制測試杜瓦達到溫度平衡狀態，利用制冷機制冷量、熱消耗量及損失量守恒原理進行制冷量的計算。測試方法具體如下。
23.s1.設置測試杜瓦，測試杜瓦設有用于監測基板溫度的測溫芯片和對基板進行加熱的加熱電阻。
24.按照前文所述將測溫芯片設置于基板上，加熱電阻粘接于基板，并通過金線鍵合至引線環，在完成測溫芯片的設置、加熱電阻的粘結及上述鍵合線a、鍵合線b、鍵合線c、鍵合線d、鍵合線e、鍵合線f鍵合后，將測試杜瓦焊接封窗，形成密封保溫的空間。
25.s2.將測試杜瓦和待測制冷機耦合。
26.s3.通過程控電源分別為測試杜瓦提供加熱電壓、為制冷機提供制冷電壓。
27.從測試杜瓦中引出測溫芯片a1、測溫芯片a2的測溫信號線，并通過萬用電表反饋到上位機中；加熱電阻b的正負極引線與程控電源連接，為加熱電阻提供電壓；程控電源也為制冷機提供工作電壓；程控電源與上位機連接。
28.本實施例中的硬件連接操作簡單。
29.s4.根據反饋的基板溫度，通過labview對加熱電阻進行加熱程度自動控制。
30.如圖2所示，加熱程度自動控制包括當監控溫度達到目標溫度時，控制加熱電阻以預定頻率、預定幅度增加或減小加熱電壓，直至其在設定時間內達到目標溫度的平衡狀態。當基板溫度在預定的時間內維持在目標溫度設定的誤差范圍內，則判斷此時溫度達到平衡狀態。監測溫度以溫度的增幅、時間關系進行顯示。
31.通過labview控制程控電源為制冷機提供工作電壓，使制冷機全速工作制造低溫，用測溫芯片a1、a2監測陶瓷基板溫度，制冷型的探測器芯片需要工作在77k的低溫下，本實施例的目標溫度為77k。當測溫芯片a1、測溫芯片a2監測到溫度達到77k時開始啟動加熱電阻給陶瓷基板加熱，通過設定加熱電阻初始啟動電壓為5v。當監測到的溫度低于77k時，加熱電阻供電每隔1秒增加0.001v，此時會逐漸增大加熱電阻的加熱量，直到監測到溫度高于77k時開始給加熱電阻供電每隔1秒減小0.001v，直到5分鐘后測溫芯片監測到的溫度接近77k。此時制冷機產生的冷量同加熱電阻產生的冷量達到一個在77k相對平衡的狀態。
32.s5.當顯示溫度達到預定溫度的平衡狀態時，通過公式計算制冷機的制冷量q：q= u*i+r；其中，u為平衡狀態時加熱電阻電壓，i為平衡狀態時加熱電阻的電流，r為杜瓦冷損量。杜瓦冷損量通過提前對待測試杜瓦進行冷損試驗獲得。
33.同理，可對批量制冷機進行制冷量測試。在進行下一個制冷機制冷量測試時，在硬件上僅需更換與測量杜瓦耦合的制冷機即可，其軟件控制通用，無需更改，操作高效。在進
行步驟s5完成一個制冷機的制冷量測試后，通過循環步驟s2至步驟s5進行下一個制冷機的制冷量測試。
34.可以理解的是，本實施例雖然以斯特林制冷機的制冷量測試為例，但對于其他制冷機，如脈沖管制冷機、gm制冷機的制冷量測試也同樣適用。通過實驗測試出制冷機目標制冷量，對于制冷機在檢測、標定及驗收過程都帶來很大幫助。
35.本實施例的測試系統，克服了現有技術對真空室的設計，利用測試杜瓦構造的真空密封環境對制冷機制冷量進行測試，密封性好，測試穩定，測試精度高的同時，硬件少，連接少，操作便捷高效。采用制冷機制冷量和熱消耗量及損失量守恒的方式巧妙的通過實驗自動計算出制冷機的制冷量。通過labview實現自動控制，無需人工值守，測量高效。
36.顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明的技術方案所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護之內。
