一种基于labVIEW的制冷机的制冷量测试方法、系统与流程
一种基于labview的制冷机的制冷量测试方法、系统
技术领域
1.本发明属于测试与测量技术领域，特别涉及一种基于labview的制冷机的制冷量测试方法、系统。
背景技术：
2.制冷型探测器的组成包括制冷组件（斯特林制冷机）、杜瓦组件、陶瓷基板（制冷组件产生的制冷量最终汇聚到陶瓷基板上，探测芯片贴在陶瓷基板上）、探测芯片等。制冷型的探测器芯片需要工作在77k的低温下，因此斯特林制冷机在陶瓷基板上产生的制冷量大小直接影响了红外探测器的最终成像效果。所以对斯特林制冷机在陶瓷基板上产生的制冷量大小测定就显得尤为重要。
3.而目前对于制冷机的制冷量的测试，硬件复杂，需要额外设计真空室，操作繁琐、自动化程度低。
4.labview是一种图形化的编程语言的开发环境，可以通过改变软件实现不同的仪器仪表的功能。
技术实现要素：
5.为了解决以上问题，本发明提供一种基于labview的制冷机的制冷量测试方法，具有硬件结构少、操作便捷、自动化程度高的特点。具体技术方案如下：一种基于labview的制冷机的制冷量测试方法，采用测试杜瓦进行制冷量测试，通过labview自动控制测试杜瓦达到温度平衡状态，利用制冷机制冷量、热消耗量及损失量守恒原理进行制冷量的计算。
6.优选地，所述方法包括以下步骤：s1.设置测试杜瓦，所述测试杜瓦设有对基板进行加热的加热元件和用于监测基板温度的测温芯片；s2.将测试杜瓦和待测制冷机耦合；s3.过程控电源分别为测试杜瓦提供加热电压、为制冷机提供制冷电压；s4.根据反馈的基板温度，通过labview对加热元件进行加热程度自动控制；s5.当基板温度达到目标温度的平衡状态时，通过公式计算制冷机的制冷量q：q= u*i+r；其中，u为平衡状态时加热元件电压，i为平衡状态时加热元件的电流，r为杜瓦冷损量。
7.所述步骤s1中，将加热元件、测温芯片设置于基板上，并通过键合线键合至测试杜瓦的引线环；将测试杜瓦焊接封窗，形成密封保温的空间。
8.优选地，所述加热元件为加热电阻；所述步骤s4中，所述加热程度自动控制包括当监控温度达到目标温度时，控制加热电阻以预定频率、预定幅度增加或减小加热电压，直至在设定时间内达到温度的平衡状态。
9.优选地，所述步骤s4中，反馈的基板温度以温度的增幅、时间关系进行显示。
10.优选地，所述步骤s5中，当基板温度在设定时间内维持在目标温度的误差范围内，则判断此时基板温度达到平衡状态。
11.优选地，所述步骤s5中，杜瓦冷损量通过提前对待测试杜瓦进行冷损试验获得。
12.优选地，在进行步骤s5完成一个制冷机的制冷量测试后，通过循环步骤循环步骤s2至步骤s5进行下一个制冷机的制冷量测试。
13.本发明的另一目的在于提供一种基于labview的制冷机的制冷量测试系统，应用了上述基于labview的制冷机的制冷量测试方法，所述系统包括测试杜瓦、程控电源、上位机；所述测试杜瓦中包括用于监测基板温度的测温芯片和对基板进行加热的加热元件，测试杜瓦与待测制冷机耦合连接；所述程控电源控制待测制冷机的制冷电压，所述上位机根据测温芯片反馈的温度，通过labview对加热元件进行加热程度自动控制直至基板达到目标温度的平衡状态。
14.优选地，所述测温芯片、加热元件设置在基板上，并通过键合脚和键合线引入到测试杜瓦的引线环。
15.与现有技术相比，上述技术方案之一或多个技术方案能达到至少以下有益效果之一：本发明避免了现有技术对真空室的设计，利用测试杜瓦构造的真空密封环境对制冷机制冷量进行测试，密封性好，测试稳定；测试精度高的同时，硬件少，连接简单，操作便捷高效。采用制冷机制冷量和热消耗量及损失量守恒的方式自动计算出制冷机的制冷量，自动化程度高，无需人工值守。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为实施例1基于labview的制冷机的制冷量测试系统的测试杜瓦结构示意图。
18.图2为实施例1基于labview的制冷机的制冷量测试方法的控制界面。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1本实施例提供一种基于labview的制冷机的制冷量测试系统。测试系统包括测试杜瓦、程控电源、上位机。测试杜瓦中设有用于监测基板温度的测温芯片和对基板进行加热的加热电阻。测试杜瓦与待测制冷机耦合连接，程控电源控制制冷机的制冷电压，上位机获取测试杜瓦的测试温度，并根据基板温度，通过labview对基板进行加热程度的自动控制，
直至基板温度达到平衡，自动记录其加热电阻的电压和电流，并计算制冷量。
21.其中，本实施例中，测试杜瓦中的基板为陶瓷基板h。如图1所示，加热电阻b设置在陶瓷基板h上，测温芯片包括测温芯片a1和测温芯片a2，于陶瓷基板h上分别分布在加热电阻b的两侧。测温芯片a1和测温芯片a2分别通过引线与陶瓷基板键合脚e连接，并分别通过键合线a、键合线f连接引线环内侧键合脚f。加热电阻b的正负极通过低温胶粘结在陶瓷基板h上并通过键合线b、键合线c、键合线d、键合线e最终键合到测试杜瓦的引线环上便于引出测试。
22.本实施例以斯特林制冷机的制冷量测试为例，采用测试杜瓦进行制冷量测试，通过labview自动控制测试杜瓦达到温度平衡状态，利用制冷机制冷量、热消耗量及损失量守恒原理进行制冷量的计算。测试方法具体如下。
23.s1.设置测试杜瓦，测试杜瓦设有用于监测基板温度的测温芯片和对基板进行加热的加热电阻。
24.按照前文所述将测温芯片设置于基板上，加热电阻粘接于基板，并通过金线键合至引线环，在完成测温芯片的设置、加热电阻的粘结及上述键合线a、键合线b、键合线c、键合线d、键合线e、键合线f键合后，将测试杜瓦焊接封窗，形成密封保温的空间。
25.s2.将测试杜瓦和待测制冷机耦合。
26.s3.通过程控电源分别为测试杜瓦提供加热电压、为制冷机提供制冷电压。
27.从测试杜瓦中引出测温芯片a1、测温芯片a2的测温信号线，并通过万用电表反馈到上位机中；加热电阻b的正负极引线与程控电源连接，为加热电阻提供电压；程控电源也为制冷机提供工作电压；程控电源与上位机连接。
28.本实施例中的硬件连接操作简单。
29.s4.根据反馈的基板温度，通过labview对加热电阻进行加热程度自动控制。
30.如图2所示，加热程度自动控制包括当监控温度达到目标温度时，控制加热电阻以预定频率、预定幅度增加或减小加热电压，直至其在设定时间内达到目标温度的平衡状态。当基板温度在预定的时间内维持在目标温度设定的误差范围内，则判断此时温度达到平衡状态。监测温度以温度的增幅、时间关系进行显示。
31.通过labview控制程控电源为制冷机提供工作电压，使制冷机全速工作制造低温，用测温芯片a1、a2监测陶瓷基板温度，制冷型的探测器芯片需要工作在77k的低温下，本实施例的目标温度为77k。当测温芯片a1、测温芯片a2监测到温度达到77k时开始启动加热电阻给陶瓷基板加热，通过设定加热电阻初始启动电压为5v。当监测到的温度低于77k时，加热电阻供电每隔1秒增加0.001v，此时会逐渐增大加热电阻的加热量，直到监测到温度高于77k时开始给加热电阻供电每隔1秒减小0.001v，直到5分钟后测温芯片监测到的温度接近77k。此时制冷机产生的冷量同加热电阻产生的冷量达到一个在77k相对平衡的状态。
32.s5.当显示温度达到预定温度的平衡状态时，通过公式计算制冷机的制冷量q：q= u*i+r；其中，u为平衡状态时加热电阻电压，i为平衡状态时加热电阻的电流，r为杜瓦冷损量。杜瓦冷损量通过提前对待测试杜瓦进行冷损试验获得。
33.同理，可对批量制冷机进行制冷量测试。在进行下一个制冷机制冷量测试时，在硬件上仅需更换与测量杜瓦耦合的制冷机即可，其软件控制通用，无需更改，操作高效。在进
行步骤s5完成一个制冷机的制冷量测试后，通过循环步骤s2至步骤s5进行下一个制冷机的制冷量测试。
34.可以理解的是，本实施例虽然以斯特林制冷机的制冷量测试为例，但对于其他制冷机，如脉冲管制冷机、gm制冷机的制冷量测试也同样适用。通过实验测试出制冷机目标制冷量，对于制冷机在检测、标定及验收过程都带来很大帮助。
35.本实施例的测试系统，克服了现有技术对真空室的设计，利用测试杜瓦构造的真空密封环境对制冷机制冷量进行测试，密封性好，测试稳定，测试精度高的同时，硬件少，连接少，操作便捷高效。采用制冷机制冷量和热消耗量及损失量守恒的方式巧妙的通过实验自动计算出制冷机的制冷量。通过labview实现自动控制，无需人工值守，测量高效。
36.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护之内。
