專利名稱：一種取暖器熱輻射自動測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于取暖器產(chǎn)品進行熱輻射檢測與測試的設(shè)備或者系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱輻射在日常的取暖器產(chǎn)品中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但要對取暖器產(chǎn)品進行檢測或測試其通過熱輻射發(fā)出的能量，是否達到概定的能效標(biāo)準，一直是一個難題，主要體現(xiàn)在以下兩個方面一、取暖器產(chǎn)品發(fā)出的熱輻射波長范圍較廣，而一般的熱輻射測量系統(tǒng)對波長均有選擇性要求；因此，一般的熱輻射測量系統(tǒng)僅能測量取暖器發(fā)出的一定波長范圍內(nèi)的熱輻射，無法準確測出取暖器通過熱輻射發(fā)出的全部能量。二、測量被測產(chǎn)品在一定時間內(nèi)的所有熱輻射量，意味著需測量出被測產(chǎn)品穿過某一球形包絡(luò)面的所有熱輻射量。通常的做法是做一個網(wǎng)絡(luò)球面作為包絡(luò)面。但這對于取暖器產(chǎn)品未必是合適的，首先是取暖器幾何尺寸較大，而網(wǎng)絡(luò)球面尺寸要求更大，半徑一般達到取暖器產(chǎn)品尺寸的2到3倍，這樣的網(wǎng)絡(luò)球面無論是使用或放置均不方便；其次網(wǎng)絡(luò)球面需安裝大量的測量探頭，如果按照美國標(biāo)準ANSI Z83. 19的要求甚至達到了 504個，這個成本是巨大的。因此，目前一般的熱輻射測量裝置僅能測量空間某點的熱輻射，而無法測量整個網(wǎng)絡(luò)球面上的熱輻射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以客觀、準確地測量出取暖器通過熱輻射發(fā)出的能量和得出該取暖器是否國家能效標(biāo)準的，且構(gòu)造簡單、實現(xiàn)容易、造價低、自動化程度高的取暖器熱輻射自動測試系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種取暖器熱輻射自動測試系統(tǒng)，其特點在于包括圓環(huán)弧測量架、若干個半導(dǎo)體熱電堆式熱流量傳感器、移動機車、機車支承座、測量架固定座、測量承放盤及計算機處理控制裝置，其中所述計算機處理控制裝置為安裝有具有數(shù)據(jù)采集、分析、處理程序軟件的計算機設(shè)備；所述各熱流量傳感器分別均勻排布固定在圓環(huán)弧測量架上，并且各熱流量傳感器的電連接端分別通過電纜與計算機處理控制裝置的數(shù)據(jù)信號采集器相連接；所述圓環(huán)弧測量架二端分別對應(yīng)地安裝于二個測量架固定座上，所述機車支承座設(shè)置在位于二個測量架固定座之間的圓環(huán)弧測量架下方；所述移動機車包括機箱、三臺步進電機、螺桿，其中所述三臺步進電機分別安裝于機箱中，所述螺桿豎向安裝于機箱中，且其上部穿出于機箱外， 并且該螺桿通過與其中二臺步進電機相傳動連接而實現(xiàn)上、下升降運動和360度旋轉(zhuǎn)運動；所述測量承放盤固定安裝于螺桿頂部上；所述機箱底部還設(shè)有四個滑輪，該四個滑輪與第三臺步進電機相傳動連接；所述機車支承座的頂部還相對應(yīng)地設(shè)有一對滑軌，所述四個滑輪與該對滑軌相滑動安裝一起，以實現(xiàn)移動機車在步地電機驅(qū)動下沿滑軌來回運動。為了使本發(fā)明便于移動，上述機車支承座、測量架固定座的底部還分別設(shè)有行走輪，且在機車支承座與測量架固定座之間還設(shè)有用于將機車支承座與測量架固定座連接一起底架。
本發(fā)明通過采用上述技術(shù)方案，使其能獲得的如下技術(shù)效果(1)將測試取暖器所需的球形包絡(luò)面，通過由一個布置有一定數(shù)量的熱流量傳感器的圓環(huán)弧測量架、和采用在固定的圓環(huán)弧測量架下方旋轉(zhuǎn)被測試的取暖器的方式來實現(xiàn)。使本系統(tǒng)與以往的采用網(wǎng)絡(luò)球面作為球形包絡(luò)面的測試裝置相比，將測試所需的球形包絡(luò)面轉(zhuǎn)化成球面上的一條圓環(huán)弧來完成，因而構(gòu)造更為簡單，實現(xiàn)起來更為容易，可以最大限度的減小整個測試系統(tǒng)體積，占用空間更少；而且，由于不用在整個球形包絡(luò)面上布置傳感器，因而使傳感器采用數(shù)量大幅度減少，使整個系統(tǒng)的造價更低。(2)通過采用在圓環(huán)弧測量架上按一定角度布置一定數(shù)量的半導(dǎo)體熱電堆式熱流量傳感器，使本系統(tǒng)對熱輻射的波長沒有選擇性，所有通過熱流量傳感器所在位置的熱輻射都被吸收，因而，本系統(tǒng)能測量全波段的熱輻射能量，適宜測試各種規(guī)格的取暖器產(chǎn)品。(3)通過固定圓環(huán)弧測量架、旋轉(zhuǎn)被測的取暖器的方式，建立起一個空間變換模型，通過有限個數(shù)的測量點(熱流量傳感器)來還原出實際所需的球形包絡(luò)測量面。(4)通過利用計算機設(shè)備，結(jié)合計算機編程方式，來建立自動控制整個測試過程， 使得對取暖器熱輻射測量的整個過程，均通過計算機進行控制和完成，不存在人為因素。因而，本系統(tǒng)可以客觀、準確地測量出取暖器通過熱輻射發(fā)出的能量和得出該取暖器是否符合國家的能效標(biāo)準，并具有自動化程度高、檢測結(jié)果準確的優(yōu)點。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為本發(fā)明的接近實物的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的熱流量傳感器在放大狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明所述的一種取暖器熱輻射自動測試系統(tǒng)，包括圓環(huán)弧測量架1、若干個半導(dǎo)體熱電堆式熱流量傳感器2、移動機車3、機車支承座4、測量架固定座5、測量承放盤6及計算機處理控制裝置7，其中，所述計算機處理控制裝置7為安裝有具有數(shù)據(jù)采集、分析、處理程序軟件的計算機設(shè)備，也就是說，利用該計算機處理控制裝置7可以對熱流傳感器2的電信號進行采集、計算、分析處理以及聯(lián)接打印機，將測得的結(jié)果輸出至紙上。同時，該計算機處理控制裝置7通過USB電纜線還與移動機車3相連接，以通過計算機中的控制軟件發(fā)出控制命令，控制移動機車3動作。此外，該計算機處理控制裝置7 —般還包括有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(或者數(shù)據(jù)信號采集器)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般安裝在測量架固定座5中、或者機車支承座4、或者移動機車3的殼體中，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般通過USB電纜線或者其它類型的數(shù)據(jù)信號線與計算機相連接。由于，這部分的部件裝置(計算機、數(shù)據(jù)信號采集器)都是從市面上直接購得使用，屬于現(xiàn)有計算機控制技術(shù)的加以利用。故此，對于這部分技術(shù)，不再花費大量篇幅進行闡述。另外，安裝于計算機中控制程序軟件，主要運用數(shù)學(xué)微積分、數(shù)學(xué)變換、以及數(shù)值分析計算等多種數(shù)學(xué)工具，通過軟件編程形式，轉(zhuǎn)化成在計算機中，由軟件自動進行數(shù)據(jù)采集、分析處理，計算出整個球形包絡(luò)面的熱輻射能量，進而進一步推導(dǎo)出被測的取暖器是否符合相關(guān)的能效標(biāo)準——一個這樣的過程。由于軟件部分實現(xiàn)的手段較多，大多情況會因為采用不同的編程工具，而有不同的實現(xiàn)手段。故此，對于具體的軟件實現(xiàn)部分，不作詳細描述，交由本領(lǐng)域技術(shù)人員在具體實施時，根據(jù)所需的測量標(biāo)準進行編程實現(xiàn)。本發(fā)明僅請求保護具體的結(jié)構(gòu)方案，對于具體的測量方法不要求保護。如圖1與圖2所示，所述各熱流量傳感器2分別均勻排布固定在圓環(huán)弧測量架1 上，并且各熱流量傳感器2的電連接端分別通過電纜與計算機處理控制裝置7的數(shù)據(jù)信號采集器相連接。經(jīng)檢驗得到的較優(yōu)化安裝方案是如圖1所示，圓環(huán)弧測量架1測量是以被測試的取暖器10的熱輻射發(fā)射面為中心的一個球形包絡(luò)面上一條經(jīng)緯線上的熱輻射。以圓環(huán)弧測量架1的最高點作為緯度0°，將圓環(huán)弧測量架1劃分成緯度0° -130°。圓環(huán)弧測量架1包含內(nèi)圓和外圓兩個圓環(huán)弧，在圓環(huán)弧測量架1的內(nèi)徑0° -130°的緯度點上，按10°的夾角間隔分別安裝14個熱流量傳感器2。該半導(dǎo)體熱電堆式熱流量傳感器2是一種熱電堆型熱阻式熱流計，其優(yōu)點是一是，對輻射的波長沒有選擇性，所有通過傳感器所在位置的熱輻射都能被吸收，其整體反映在測試頭表面溫度的上升。二是，可以在測量很低的熱流密度(幾W/m2)時輸出較大的信號，便于檢測與處理。三是，此類型測試頭只需很小的溫度梯度就能產(chǎn)生較大信號，能測量幾個到幾萬個W/m2的熱流密度。因而，本系統(tǒng)能測量全波段的熱輻射能量，適宜測試各種規(guī)格的取暖器產(chǎn)品。如圖1與圖2所示，所述圓環(huán)弧測量架1 二端分別對應(yīng)地安裝于二個測量架固定座5上，所述機車支承座4設(shè)置在位于二個測量架固定座5之間的圓環(huán)弧測量架1下方。所述移動機車3用于支撐被測的取暖器10，以及自動調(diào)整取暖器10的位置，使取暖器10熱輻射發(fā)射面處于圓環(huán)弧測量架1的中心位置。該移動機車3包括機箱31、三臺步進電機、螺桿32，其中，所述三臺步進電機分別安裝于機箱31中，所述螺桿32豎向安裝于機箱31中，且其上部穿出于機箱31外，并且該螺桿32通過與其中二臺步進電機相傳動連接而實現(xiàn)上、下升降運動和360度旋轉(zhuǎn)運動。所述測量承放盤6固定安裝于螺桿32頂部上。 該測量承放盤6做成為半圓形狀，目的是不阻擋熱流量傳感器2測量取暖器10在高緯度方向的熱輻射。在機箱31底部還設(shè)有四個滑輪，該四個滑輪與第三臺步進電機相傳動連接， 以由該臺步進電機驅(qū)動四個滑輪運動。所述機車支承座4的頂部還相對應(yīng)地設(shè)有一對滑軌 41，所述四個滑輪與該對滑軌41相滑動安裝一起，以實現(xiàn)移動機車3在步地電機驅(qū)動下沿滑軌41來回運動。所述移動機車3是本發(fā)明實現(xiàn)空間變換的核心部件，它使取暖器10在測量過程中不斷地自轉(zhuǎn)，達到使用一條測量弧(即圓環(huán)弧測量架1)測量取暖器10整個球形包絡(luò)面上熱輻射的目的。該移動機車3也是簡化了整個測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并減少了熱流量傳感器2 的使用數(shù)量，降低了測試系統(tǒng)的建造成本——的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。該移動機車3通過與圓環(huán)弧測量架1配合，測量時，圓環(huán)弧測量架1固定不動，通過旋轉(zhuǎn)取暖器10的方法，來構(gòu)筑出以被測取暖器10熱輻射發(fā)射面為中心的球形包絡(luò)面。為了使本發(fā)明便于移動，所述機車支承座4、測量架固定座5的底部還分別設(shè)有行走輪8，且在機車支承座4與測量架固定座5之間還設(shè)有用于將機車支承座4與測量架固定座5連接一起底架9。本發(fā)明對取暖器的測量過程大致如下首先，將取暖器10固定在移動機車3的測量承放盤6上，然后，在計算機軟件中輸入取暖器10熱輻射發(fā)射面中心高度后，由計算機控制整個系統(tǒng)開始進行測量。在計算機控制下，移動機車3首先向前移動，使圓環(huán)弧測量架1的平面通過取暖器 10熱輻射發(fā)射平面的中心。然后測量承放盤6作向上運動，使取暖器10熱輻射發(fā)射平面中心落在圓環(huán)弧測量架1的圓心上。以上位置調(diào)節(jié)過程可以通過系統(tǒng)自動實現(xiàn)，也可以采用手動微調(diào)取暖器10的位置來實現(xiàn)。在進行正式測試前，首先要進行熱輻射背景的扣除。使取暖器10處于不工作狀態(tài)，圓環(huán)弧測量架1上的14個熱流量傳感器2分別測得所在圓環(huán)弧測量架1位置上的熱輻射值，通過數(shù)據(jù)線路傳送到計算機上進行數(shù)據(jù)處理。每隔10秒測量承放盤6會帶著取暖器 10旋轉(zhuǎn)10°，共轉(zhuǎn)動36次，完成轉(zhuǎn)動一周(即360° )。將測得的球形包絡(luò)面上的熱輻射值作為測試環(huán)境的背景熱輻射通量。然后，開始正式測試。使取暖器10處于正常工作狀態(tài)，工作穩(wěn)定后，圓環(huán)弧測量架 1上的14個熱流量傳感器2分別測得所在圓環(huán)弧測量架1位置上的熱輻射值，通過數(shù)據(jù)線路傳送到計算機上進行數(shù)據(jù)處理。每隔10秒測量承放盤6會帶著取暖器10旋轉(zhuǎn)10°，共轉(zhuǎn)動36次，完成轉(zhuǎn)動一周(即360° )。將測得的球形包絡(luò)面上的熱輻射通量減去背景熱輻射通量，即可以得到取暖器10發(fā)射的熱輻射通量，和得出該取暖器10是否符合國家的能效標(biāo)準。完成測試后，先使取暖器10停止工作，然后測量承放盤6首先向下運動，恢復(fù)到原來位置。接著移動機車3作向后運動，也恢復(fù)到原來位置。待取暖器10冷卻后，即可取下取暖器10。本發(fā)明簡化了取暖器熱輻射測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低了測試系統(tǒng)的建造成本，并實現(xiàn)了測試過程全自動化，提高了工作效率和測試精度，為取暖器的熱輻射測試提供了可靠保證。
權(quán)利要求
1.一種取暖器熱輻射自動測試系統(tǒng)，其特征在于包括圓環(huán)弧測量架(1)、若干個半導(dǎo)體熱電堆式熱流量傳感器( 、移動機車C3)、機車支承座(4)、測量架固定座( 、測量承放盤(6)及計算機處理控制裝置(7)，其中所述計算機處理控制裝置(7)為安裝有具有數(shù)據(jù)采集、分析、處理程序軟件的計算機設(shè)備；所述各熱流量傳感器( 分別均勻排布固定在圓環(huán)弧測量架(1)上，并且各熱流量傳感器O)的電連接端分別通過電纜與計算機處理控制裝置(7)的數(shù)據(jù)信號采集器相連接； 所述圓環(huán)弧測量架(1) 二端分別對應(yīng)地安裝于二個測量架固定座( 上，所述機車支承座(4)設(shè)置在位于二個測量架固定座( 之間的圓環(huán)弧測量架(1)下方；所述移動機車C3)包括機箱(31)、三臺步進電機、螺桿(32)，其中所述三臺步進電機分別安裝于機箱(31)中，所述螺桿(32)豎向安裝于機箱(31)中，且其上部穿出于機箱(31) 外，并且該螺桿(3 通過與其中二臺步進電機相傳動連接而實現(xiàn)上、下升降運動和360度旋轉(zhuǎn)運動；所述測量承放盤(6)固定安裝于螺桿(3 頂部上；所述機箱(31)底部還設(shè)有四個滑輪，該四個滑輪與第三臺步進電機相傳動連接；所述機車支承座的頂部還相對應(yīng)地設(shè)有一對滑軌(41)，所述四個滑輪與該對滑軌Gl)相滑動安裝一起，以實現(xiàn)移動機車(3)在步地電機驅(qū)動下沿滑軌Gl)來回運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述取暖器熱輻射自動測試系統(tǒng)，其特征在于上述機車支承座(4)、測量架固定座( 的底部還分別設(shè)有行走輪(8)，且在機車支承座(4)與測量架固定座(5)之間還設(shè)有用于將機車支承座(4)與測量架固定座( 連接一起底架(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種取暖器熱輻射自動測試系統(tǒng)，其特點在于該測試系統(tǒng)由圓環(huán)弧測量架、若干個半導(dǎo)體熱電堆式熱流量傳感器、移動機車、機車支承座、測量架固定座、測量承放盤及計算機處理控制裝置等構(gòu)成。本發(fā)明將測試取暖器所需的球形包絡(luò)面，通過由一個布置有一定數(shù)量的熱流量傳感器的圓環(huán)弧測量架、和采用在固定的圓環(huán)弧測量架下方旋轉(zhuǎn)被測試的取暖器的方式來實現(xiàn)。使本系統(tǒng)與以往的采用網(wǎng)絡(luò)球面作為球形包絡(luò)面的測試裝置相比，將測試所需的球形包絡(luò)面轉(zhuǎn)化成球面上的一條圓環(huán)弧來完成，因而構(gòu)造更為簡單，實現(xiàn)起來更為容易，可以最大限度的減小整個測試系統(tǒng)體積，占用空間更少，整個系統(tǒng)的造價更低。
文檔編號G01J5/12GK102564608SQ201110427419
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者關(guān)健成, 史炬, 姚克農(nóng), 張師林, 張明偉, 楊曦 申請人:姚克農(nóng), 張明偉, 楊曦