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热电偶传感器在自冷状态下散热器的热阻测试
2011-07-20 16:42:58 点击次数：3696

    热电偶是热阻测试中常用的传感器之一。而热阻测试是电子设备热设计一项最基本的测试内容。对掌握各种传热形式。如导热，对流和辐射等过程的有着重要的作用。对了解各种元器件（组件）的温度分布，对于控制电子设备的温度有重要的意义。
    当电子设备的元（组）件的耗热量为P时，根据“热电模拟”关系。热阻可表示如下：

    式中：Rt――总热阻（包括导热、对流和辐射的热阻）（℃/ W）。
　　ΔT――元件的平均温度与散热空间环境温度之差（℃）。
　　P ――元件的耗热量（W）。
一、实验原理
　　当耗热器件装在散热器上而组成一个系统时，其等效热路如图1所示。

                                     图1
Pc――元件耗散的功率（W）
Tf――散热器的最高温度（℃）
Tc――元件的平均壳温（℃）
Rtc――元件与散热器之间的接触热阻（℃/ ｗ）
Rtf――散热器热阻（℃/ ｗ）
Ta――周围环境温度（℃）
    接触热阻Rtc（包括器件表面与衬垫、与散热器之间的接触热阻）和散热器热阻Ｒtf。可通过测量散热器装置各点温度，按以下关系式进行换算。

    本实验采用功率晶体管作为热源，并将其安装在散热器上，当功率晶体管加上负载后，结片耗散的热量（PC）传至管壳，经衬垫（导热膏）至散热器，最终想周围环境耗散出热量。
对散热装置各点温度的测试，采用温度传感器配二次显示仪表。
二、实验设备
　　本实验采用热电偶作温度传感器。
　　1、显示仪表
　　由热电偶温度传感器传递的微电势信号，可通过电位差计计量。电位差计工作原理，见UJ31型仪器说明书。
　　2、冷端补偿器
　　为了正确反映被测目标的温度值。通常在测量系统中设置一个：“基准温度”（恒定温度）。对于利用热电偶进行测温的系统中，需用冰点槽法。即是将冰与水混合后置于保温桶中，保持0℃的恒定温度。
　　按图2接线并检查线路正确与否，并开通电源，校正仪表的零点准确性。

图２热电偶测试线路图
    按图3接线并检查线路正确与否。在对功率器件施加电功率负载时，检查等效热源和散热器组成的系统的线路，各部分线路检查无误后，根据附录（测试数据整理表的要求），逐级施加电功率。开机后 30 分钟是热平衡时间，即可连续测定某一功耗下的各点温度，继而按要求改变功耗（改电流值），再测定各点温度。

        图3 热源线路图
三、实验仪器设备一览表
　　1、电位差计一台
　　2、光电检流计一台
　　3、标准电池一只
　　4、稳压电源（300W）一台
　　5、自制6伏直流电源（5W）一台
　　6、电流表一只
　　7、自制恒流电源（0――150MA）一台
　　8、热电偶一组
　　9、冷端补偿器（冰瓶）一只
　　10、连接线一组
　　11、被测件一组
　　12、万用表一只
四、实验内容
　　1、根据实验教材，仪器说明书写出实验方案。
　　2、设计出热源线路图，工作参数（电流值，电压值）。
　　3、画出测试线路的接线图。
　　4、阅读仪器说明书，能正确的使用测量仪表。
五、实验报告要求
　　1、按附录（测试数据整理表格）要求，认真填写各种数据。
　　2、对实测数据应及时进行分析，发现不符合规律应重复测试，直至正确为止。个别因仪器故障引起的实验数据不稳定时，应及时报告指导教师，待故障排除后进行。
　　3、根据实验数据，绘制下列曲线。
　　RTF ＝ F（PC）
　　PC ＝ F（△Tfa）
　　4、对测试过程产生的误差（如疏失误差、系统误差、随机误差）进行分析。
　　5、叙述对本实验的认识、体会并提出改进的建议。

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