專利名稱：熱流產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熱流產(chǎn)生裝置，特別是指一種具有熱流補償功能的熱流產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
在開發(fā)新材料過程中，特別是導(dǎo)熱材料，經(jīng)常需要對材料的導(dǎo)熱性能進行測量。在電子設(shè)備散熱器的設(shè)計過程中，需要預(yù)先計算、模擬其散熱性能，精確測量導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)成為設(shè)計成功的關(guān)鍵之處。
目前測量材料的導(dǎo)熱系數(shù)主要使用一種名為溫度梯度法的測量方法，該方法將待測樣品置于一熱源與一低溫?zé)岢林g，測量其間形成的溫度梯度，再根據(jù)導(dǎo)熱方程式Q＝K*ΔT/ΔX即可計算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)。其中，ΔT代表待測樣品兩端的溫度差，即熱源與低溫?zé)岢林g的溫度梯度，可通過測量得到；ΔX代表形成該溫度梯度之間的距離，及待測樣品沿?zé)崃鞣较虻拈L度，為已知參數(shù)；Q代表熱源流過待測樣品的熱流，通常假設(shè)熱源本身產(chǎn)生的熱流全部流過待測樣品；K代表導(dǎo)熱系數(shù)，將前面已知或測量得到的數(shù)值帶入上述導(dǎo)熱方程式，即可求出。該方法較為簡單，易操作，易實現(xiàn)，所以被廣泛使用。
理想狀態(tài)下，熱源的所有熱量應(yīng)通過待測樣品傳遞至低溫?zé)岢?，實際中的做法是在熱源的周圍加以熱隔離，僅留一面讓熱流通過，稱之為熱流輸出面，以此認(rèn)定熱流全部由未隔熱的熱流輸出面通過，當(dāng)該熱流輸出面與待測樣品緊密接觸后，則可假設(shè)熱源所有的熱量全部流過待測樣品。但是，實際上由于隔熱材料，如氧化鋁陶瓷，隔熱性能有限，不可避免的總會有一部份熱流從其它方向散發(fā)，此時，流過待測樣品的熱流并不等于熱源本身產(chǎn)生的熱量，從而導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)K的誤差。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種熱流產(chǎn)生裝置，該熱流產(chǎn)生裝置可精確地輸出一預(yù)定的已知大小的熱流。
本實用新型熱流產(chǎn)生裝置的方案是一熱流產(chǎn)生裝置，其包括一熱流發(fā)生體、一熱流補償體及一補償電路，該熱流發(fā)生體及熱流補償體內(nèi)各預(yù)埋一熱電阻，該熱流發(fā)生體呈半球形實心體，其具有一弧形外表面及一平的熱流輸出面，該熱流補償體具有一弧形內(nèi)表面，該弧形內(nèi)表面定義一收容該熱流發(fā)生體的中空部，該補償電路與該熱流補償體的熱電阻相連，用于控制該熱流補償體的熱電阻的發(fā)熱量，使該弧形外表面與弧形內(nèi)表面的溫度達(dá)到平衡。
本實用新型熱流產(chǎn)生裝置的優(yōu)點是由于熱流發(fā)生體為具有弧形外表面與平的熱流輸出面的二面體，因此可僅補償一面的熱流損失，簡化熱流補償系統(tǒng)；另外，本實用新型無需加上絕熱設(shè)計，減少系統(tǒng)復(fù)雜性，同時提高熱流輸出的精度。

下面參照附圖結(jié)合實施例對本實用新型作進一步的說明。
圖1是本實用新型熱流產(chǎn)生裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型熱流產(chǎn)生裝置的熱流補償電路方框圖。
具體實施方式請參閱圖1，本實用新型熱流產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)部分包括一熱流發(fā)生體10、及一熱流補償體20。該熱流補償體20在補償電路的控制下，產(chǎn)生補償熱流來補償熱流發(fā)生體10損失的熱流。
該熱流發(fā)生體10呈一半圓球?qū)嵭捏w，其具有一弧形外表面11及一平表面，該平表面用于輸出熱流，故下稱熱流輸出面18。為使熱流發(fā)生體10表面溫度均勻，該弧形外表面11及該熱流輸出面18表面鍍金。該熱流發(fā)生體10內(nèi)預(yù)埋一熱電阻12，該熱電阻12與一外部電路相連，產(chǎn)生一預(yù)設(shè)的已知數(shù)量的熱流。該弧形外表面11上貼設(shè)一熱敏電阻14，該熱敏電阻14與補償電路相連，可感知該弧形外表面11的溫度T14。
在使用中，往往需要知道該熱流輸出面18的溫度，則在該熱流輸出面18也貼設(shè)一熱敏電阻16，該熱敏電阻16與其它電路相連，讓該熱敏電阻16通過一定電流，通過檢測該熱敏電阻16兩端產(chǎn)生的跨壓，經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆糯?，即可獲取該熱流輸出面18的溫度信號T16。
該熱流補償體20呈一半球中空體，其具有一表面鍍金的弧形內(nèi)表面21，該弧形內(nèi)表面21的曲度與該熱流發(fā)生體10的弧形外表面11曲度相等。該熱流發(fā)生體10收容于該熱流補償體20的中空部內(nèi)，兩者間隔一微小距離，大約100um。該熱流補償體20與熱流發(fā)生體10的固定最好采用熱絕緣的固定結(jié)構(gòu)，從而可防止熱流補償體20的熱流經(jīng)由該固定結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)，如本實施例中，采用絕熱材料制造的螺絲30。
該熱流補償體20的外圍實心體內(nèi)預(yù)埋一熱電阻22，該熱電阻22在該補償電路的控制下根據(jù)需要可產(chǎn)生不同大小的熱量，具體調(diào)節(jié)過程后面將要介紹。該弧形內(nèi)表面21上貼設(shè)一熱敏電阻24，該熱敏電阻24與該補償電路相連，可感知該弧形內(nèi)表面21的溫度T24。
由于該熱流發(fā)生體10的弧形外表面11及該熱流補償體20的弧形內(nèi)表面21均進行鍍金處理，因此可保證該兩表面溫度均勻，這樣，熱敏電阻14、24檢測的溫度T14、T24可認(rèn)為是該兩表面上的溫度。
本實用新型利用的原理是前面提到的導(dǎo)熱方程式Q＝K*ΔT/ΔX當(dāng)兩點之間的溫差ΔT為零，即兩點的溫度相等時，流過的熱流為0，表示無熱流流過。本實用新型中，當(dāng)T14三T24時，該熱流發(fā)生體10的弧形外表面11及該熱流補償體20的弧形內(nèi)表面21間無熱流流過，等效上，該熱流發(fā)生體10產(chǎn)生的熱流全部從熱流輸出面18流過。本實用新型具體工作過程介紹如下熱流產(chǎn)生裝置工作時，熱電阻12通電產(chǎn)生熱流，該熱流可經(jīng)由導(dǎo)熱方程式Q＝aI2R求出，其中，I代表流過熱電阻12的電流，R代表熱電阻12的電阻，a代表熱電阻12的電能轉(zhuǎn)熱能的比例常數(shù)。
請參照圖2，為本實施例給出的一個可能的補償電路架構(gòu)，該補償電路與該熱電阻22相連，大致包括一信號采集與比較模塊40、一反饋電路模塊50及一電壓控制電流源60。
該信號采集與比較模塊40獲得該熱敏電阻14、24的溫度誤差信號，輸出電壓信號，在該電壓信號的驅(qū)動下，該反饋電路模塊50產(chǎn)生一反饋控制信號，用來控制該電壓控制電流源60，使產(chǎn)生一熱電阻22的驅(qū)動電流，該熱電阻22從而產(chǎn)生一補償熱流。
具體而言，假設(shè)熱敏電阻14、24的溫度為T14、T24，當(dāng)T14與T24不一致時，信號采集與比較模塊40的輸出端電壓值不為零；該電壓值進入反饋電路模塊50后，會輸出一調(diào)整的電壓值，此即反饋控制信號；該反饋控制信號的改變，會調(diào)整電壓控制電流源60的輸出電流，即為熱電阻22的驅(qū)動電流；該驅(qū)動電流的調(diào)整，因而會調(diào)整該熱電阻22的發(fā)熱量。當(dāng)反饋控制處于平衡狀態(tài)時，T14與T24相等，從而達(dá)到反饋控制的目的。
當(dāng)T14＝T24時，等效上，從熱流發(fā)生體10的弧形外表面11流過的熱流為0，表示熱電阻12產(chǎn)生的熱流Q全部經(jīng)由熱流輸出面18流出。
作為本實用新型的一例應(yīng)用，是作為測量熱傳導(dǎo)系數(shù)的熱源。將待測樣品貼附于熱流輸出面18，根據(jù)前面提到的溫度梯度法，即很容易地計算出熱傳導(dǎo)系數(shù)。需要說明的是，本實用新型并不局限于測量材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)，本實用新型可應(yīng)用于任何需要提供一預(yù)定的已知大小的熱流的場合。
權(quán)利要求1.一熱流產(chǎn)生裝置，包括一熱流發(fā)生體及一熱流補償體，該熱流發(fā)生體及熱流補償體內(nèi)各預(yù)埋一熱電阻，其特征在于該熱流發(fā)生體呈半球形實心體，其具有一弧形外表面及一平的熱流輸出面，該熱流補償體具有一弧形內(nèi)表面，該弧形內(nèi)表面定義一收容該熱流發(fā)生體的中空部，該熱流產(chǎn)生裝置進一步包括一與該熱流補償體的熱電阻相連的補償電路，該補償電路用于控制該熱流補償體的熱電阻的發(fā)熱量，使該弧形外表面與弧形內(nèi)表面的溫度達(dá)到平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的熱流產(chǎn)生裝置，其特征在于該弧形內(nèi)表面、弧形外表面及熱流輸出面均進行鍍金處理。
3.如權(quán)利要求1所述的熱流產(chǎn)生裝置，其特征在于該弧形內(nèi)表面與該弧形外表面的曲度相等。
4.如權(quán)利要求1所述的熱流產(chǎn)生裝置，其特征在于該弧形內(nèi)表面與該弧形外表面分別貼附一可感知各自表面溫度的熱敏電阻。
5.如權(quán)利要求1所述的熱流產(chǎn)生裝置，其特征在于該補償電路包括信號采集與比較模塊、一反饋電路模塊及一電壓控制電流源，其中該信號采集與比較模塊根據(jù)該弧形外表面與弧形內(nèi)表面的溫度差輸出一電壓信號，在該電壓信號的驅(qū)動下，該反饋電路模塊產(chǎn)生一用于控制電壓控制電流源的反饋控制信號，使產(chǎn)生一驅(qū)動該熱電阻的電流，該熱電阻從而產(chǎn)生一補償熱流。
6.如權(quán)利要求1所述的熱流產(chǎn)生裝置，其特征在于該弧形內(nèi)表面及弧形外表面間隔大約100um。
專利摘要一熱流產(chǎn)生裝置，其包括一熱流發(fā)生體、一熱流補償體及一補償電路，該熱流發(fā)生體及熱流補償體內(nèi)各預(yù)埋一熱電阻，該熱流發(fā)生體呈半球形實心體，其具有一弧形外表面及一平的熱流輸出面，該熱流補償體具有一弧形內(nèi)表面，該弧形內(nèi)表面定義一收容該熱流發(fā)生體的中空部，該補償電路與該熱流補償體的熱電阻相連，用于控制該熱流補償體的熱電阻的發(fā)熱量，使該弧形外表面與弧形內(nèi)表面的溫度達(dá)到平衡。本實用新型系統(tǒng)設(shè)計簡單，且有效地提高了熱流輸出的精度。
文檔編號G01N25/18GK2706759SQ20032011900
公開日2005年6月29日 申請日期2003年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月3日
發(fā)明者林志泉 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司