專利名稱：熱導管性能檢測方法及檢測設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及散熱領域，特別是關于一種熱導管性能檢測方法及檢測設備。
背景技術：
作為散熱用途，熱導管由于具有傳熱快的特點而在電子、汽車、航空及化工等領域得到廣泛應用，其是在抽成低壓的殼體內充入適量的工作流體，利用工作流體在氣、液兩相變換時吸收或放出大量熱的原理進行工作，殼體內壁上通常設置有便于冷凝液體回流的毛細結構，以提供冷凝后液體加速回流所需的驅動力。在使用時，熱導管之一端(蒸發段)置于高溫熱源處，殼體內的工作流體受熱而蒸發成氣態，該蒸汽經由殼內的空腔流向熱導管之另一端(冷凝段)后放出熱量而冷凝成液態，該冷凝后的液體在殼體內壁毛細結構的吸附力下快速返回蒸發段并繼續下一次工作循環，如此將熱量從一處傳遞至另一處。
為使熱導管在投入使用時能滿足一定的性能要求，通常在將熱導管投入使用之前須經過特定的性能測試，以確保熱導管在實際使用過程中能滿足該要求并維持一定的性能穩定性。圖1所示即為一種業界針對熱導管進行性能檢測的兩端溫差測試法，該方法是通過對熱導管1兩端的溫差參數(ΔT)進行測試以判定熱導管1的性能是否符合要求，測試過程是將熱導管1蒸發段浸入恒溫水槽2中，達到一定的時間間隔后分別測定蒸發段與冷凝段的溫度T1及T2，并得出兩端的溫度差ΔT，若該ΔT小于某一規定值，則判定該熱導管性能合格，反之則判定不合格。該測試方法雖較為簡單，但是它不能檢測熱源對熱導管的實際輸入熱量，并且部分熱傳導量低于設計規格之不良品會因ΔT小而被誤判合格。
發明內容為解決不能同時對熱導管的實際輸入熱量及兩端溫差進行檢測的技術問題，在此有必要提供一種熱導管性能檢測方法及檢測設備，以對熱導管的實際輸入熱量及兩端溫差同時進行檢測。
該熱導管性能檢測方法包括以下步驟提供一加熱裝置及一冷卻裝置，并將待測熱導管的蒸發段與冷凝段分別設置在該加熱裝置及冷卻裝置上；利用該加熱裝置對該蒸發段加熱至使熱導管達到操作溫度并利用該冷卻裝置對該冷凝段進行冷卻使熱導管維持在工作狀態；判定加熱裝置對熱導管蒸發段輸入的熱量是否大于某規定值，若大于該規定值，則對熱導管進行兩端溫差的檢測工作并判定該熱導管是否合格。
該熱導管性能檢測設備包括一加熱裝置及一冷卻裝置，該加熱裝置沿一熱量傳遞方向傳遞熱量給待測熱導管的蒸發段，該冷卻裝置用于對待測熱導管的冷凝段進行冷卻；該檢測設備還包括第一測溫裝置、第二測溫裝置及一電子模塊，該第一測溫裝置用于測試加熱裝置中沿上述熱量傳遞方向上三點的溫度值，該第二測溫裝置用于檢測熱導管蒸發段與冷凝段的溫差，而該電子模塊可通過第一測溫裝置所測得的三點溫度值得出導熱塊對熱導管蒸發段輸入的熱量值，且在該值大于某規定值時啟動第二測溫裝置進行量測工作。
上述熱導管性能檢測方法及檢測設備可以同時檢測實際輸送給熱導管蒸發段的熱量及兩端溫差該兩項參數，并在熱導管滿足一定熱傳量的基礎上進行檢測，不會出現熱傳導量低于客戶要求的不良品被誤判合格的情形發生，且測試時間短，可應用于大量生產之全檢，符合經濟生產需求。
下面參考附圖，結合實施例對本發明作進一步描述。
圖1是現有的熱導管性能測試方法的示意圖。
圖2是本發明熱導管性能檢測方法及檢測設備的測試原理示意圖。
圖3是本發明熱導管性能檢測過程的流程圖。
具體實施方式圖2所示是本發明對熱導管進行性能檢測的測試原理示意圖，其主要包括支架10及設于支架10上的測試主體部分。該測試主體部分包括對熱導管90分別進行仿真加熱與冷卻的加熱裝置20與冷卻裝置30，以及用于測量溫度的測溫裝置(見下述)。
該加熱裝置20包括電加熱棒21、導熱銅塊22及加熱銅塊23。該導熱銅塊22為一豎直放置的柱體結構。該電加熱棒21作為加熱源對熱導管90進行加熱，其與導熱銅塊22同方向地豎直放置并嵌設在導熱銅塊22下半部份的中部位置，并可從直流電源供應器24處獲得熱量并對傳遞給導熱銅塊22。該加熱銅塊23設于導熱銅塊22的正上方相接觸并具有更大的截面積。為防止導熱銅塊22所吸收的熱量散發至大氣，導熱銅塊22的柱體外圍及底部均設有由玻璃纖維(fiber glass)構成的第一絕熱層25，并在該第一絕熱層25之基礎上再設置由絕緣電木(bakelite)構成的第二絕熱層26，當然，該第一絕熱層25及第二絕熱層26亦可用其它熱絕緣性能良好的材料制成，如石綿(asbestos)等。藉此，導熱銅塊22所吸收的熱量即可通過沿其縱向向上傳遞并透過導熱銅塊22與加熱銅塊23的接觸界面27而傳遞至加熱銅塊23上，并通過加熱銅塊23對熱導管90進行加熱。當然，該導熱銅塊22與加熱銅塊23亦可以做成一體結構，如此則可減少在兩者接觸界面27上形成不必要的熱阻。該熱導管90的蒸發段91在測試時貼設在該加熱銅塊23上。
該冷卻裝置30包括冷卻銅塊31、散熱體32及水槽33。其中，該冷卻銅塊31與熱導管90的冷凝段92熱傳接觸并將熱量傳遞給位于下方的散熱體32散發出去，以讓熱導管90在測試時維持正常工作狀態。該冷卻裝置30是通過水循環冷卻的方式進行散熱，因此，該散熱體32上通常設有供水經過的流道(圖未示)，以加強散熱效果。為使熱導管90在測試時處于水平位置及適用不同長度熱導管進行測試，該冷卻裝置30還包括可調節冷卻銅塊31與散熱體32高度及相對支架10可水平移動的一調節裝置34，以調節至所需位置并便于測試。
該測溫裝置包括用于測量該導熱銅塊22在其縱向方向上三個不同點溫度值T1、T2、T3的第一測溫裝置及用于測量熱導管90兩端溫差的第二測溫裝置。其中，該第一測溫裝置可為插入導熱銅塊22中測量點處的三支熱電偶。該第二測溫裝置可為兩支熱電偶，分別設于正對熱導管90的蒸發段91與冷凝段92的位置且可由兩只汽缸42帶動在垂直位置上下移動，在進行測量，該兩只汽缸42促使該第二測溫裝置同時壓下并對熱導管90兩端的溫度進行檢測。
藉由上述量測的溫度值T1、T2、T3，即可通過測試機臺內置的具有數據處理能力及控制功能的電子模塊50如中央處理器等設備計算出位于導熱銅塊22與加熱銅塊23接觸界面27位置處的溫度Tcase以及經由該界面27傳遞給加熱銅塊23的熱量，基本原理為假設導熱銅塊22為一維傳熱，即熱量只沿其縱向傳遞給加熱銅塊23，則導熱銅塊22沿該縱向上溫度分布以二次曲線表示為T(x)＝a×x2+b×x+c (1)(其中，a、b、c為常數，x為導熱銅塊22在電加熱棒21正上方的縱向上任意位置到電加熱棒21的距離)將實際測得的三點溫度值T1、T2、T3以及各點至電加熱棒21的距離值分別代入上述公式(1)中，則可計算出a、b、c，從而可算出在該特定條件下導熱銅塊22在縱向上距離電加熱棒21任意位置處的溫度值。
由公式(1)，可得到導熱銅塊22在任意位置處沿其縱向所傳遞的熱量Q的計算公式為Q(x)＝k×A×dT(x)/dx＝k×A×(a×2×x+b)(2)(其中，k為導熱銅塊22的熱傳導系數，A為導熱銅塊22的橫截面積，x為導熱銅塊22在電加熱棒21正上方的縱向上任意位置到電加熱棒21的距離)藉此，將導熱銅塊22頂端到電加熱棒21的距離分別代入上述二公式(1)與(2)中，則可計算出導熱銅塊22與加熱銅塊23界面27處的溫度Tcase及經由該界面27傳遞給加熱銅塊23的熱量Qcase。
在對熱導管90進行檢測的過程中，將熱導管90的蒸發段91與冷凝段92分別置于加熱裝置20的加熱銅塊23及冷凝裝置30的冷卻銅塊31上。其中，對于蒸發段91，較佳的設置方式是在加熱銅塊23上開設溝槽以讓蒸發段91嵌入該溝槽中，并在溝槽上涂布導熱介質如導熱膠等以增加蒸發段91與加熱銅塊23之間熱傳效果。藉由第一測溫裝置在任意時刻所得到的三點溫度值T1、T2、T3，代入上述公式(1)中，則可得出該時刻導熱銅塊22與加熱銅塊23之界面27處的溫度Tcase及經由該界面27傳遞給加熱銅塊23的熱量Qcase，該熱量值Qcase減去加熱銅塊23所散發的熱量Q’則為熱導管90之蒸發段91實際所吸收的熱量Qin，而加熱銅塊23所散發的熱量Q’可以根據在讓測試機臺空載(不加熱導管90)的前提下，緩慢調節直流電源供應器24的輸入熱量，控制加熱銅塊23表面溫度在某一特定溫度比如60℃，并與周圍環境達到熱平衡時，此時的直流電源供應器24的輸入熱量即為加熱銅塊23在該特定溫度條件下的所散發的熱量Q’，通過設定加熱銅塊23的表面溫度為熱導管90的操作溫度，即可測得熱導管90在工作時加熱銅塊23所散發的熱量Q’。
熱導管的熱傳導量及兩端溫差是熱導管性能測試中的重要參數，本發明之該測試主體部分可同時針對該兩項參數進行檢測，在本測試實驗中，假定依實際工作環境或客戶要求該熱導管90的傳熱量須大于40W，且假定熱導管90的操作溫度為60℃，在該前提下進行熱導管的性能測試。測試過程如圖3所示，利用直流電源供應器24通過電加熱棒21逐漸對導熱銅塊22輸入熱量，并啟動第一測溫裝置進行量測，分別測出導熱銅塊22上的三點溫度值T1、T2、T3，并藉上述公式(1)計算出導熱銅塊22與加熱銅塊23之界面27處的溫度Tcase，當該Tcase值小于熱導管90的操作溫度60℃時，繼續加熱，直至后來通過再次檢測所得的該三點溫度值T1、T2、T3所算出的Tcase值等于或大于熱導管90的操作溫度60℃，比如Tcase值為65℃。此時，經由加熱銅塊23的熱量輸入，熱導管90將會因為達到操作溫度60℃而使其內工作流體開始作動，而加熱銅塊23將逐漸與周圍環境達到熱平衡而基本維持在60℃(即熱導管90的操作溫度)時的熱量散發值。在直流電源供應器24持續供給熱量的情況下，會使得熱導管90的實際輸入熱量Qin增加，待Qin值大于40W，此時熱導管90即工作在客戶所要求的環境下，即可對熱導管90的性能參數進行檢測，亦即根據此時第一測溫裝置所測得的三點溫度值T1、T2、T3代入上述二公式算出的經由界面27傳遞給加熱銅塊23的熱量Qcase減去加熱銅塊23在熱導管的操作溫度即60℃時散發的熱量Q’所得到的輸入熱導管的熱量值Qin大于40W時，兩只汽缸42促使設有熱電偶的第二測溫裝置同時壓下檢測熱導管90兩端的溫度并藉此得到兩端的溫度差ΔT，當該溫度差ΔT小于某規定值(一般選擇1℃)時，則此時判定所測熱導管90合格，反之則判定其不合格。本測試方法利用第一、第二絕熱層25、26防止導熱塊22用于加熱的熱量散失，并利用實時計算的方式得出導熱塊22傳遞給加熱塊23的熱量Qcase，同時對加熱塊23散失至環境的熱量Q’予以充分考慮，使計算得出熱管實際輸入熱量Qin的準確度得以提高。
在上述的整個測試過程中，冷卻裝置30將對熱導管90在冷凝段92進行散熱，并可根據所需散熱量的大小調節水量，以維持熱導管90一直處于工作狀態。另外，在整個測試過程中對各測試數據的讀取、傳輸、計算以及對直流電源供應器24輸入熱量與冷卻裝置30水量大小的控制及對第二測溫裝置的啟動等操作均可通過該測試機臺內置的電子模塊50自動控制完成，而無須操作者擔心。在每一次測試完成后，操作者將熱導管90取出，待導熱銅塊22或加熱銅塊23降至熱導管90的操作溫度60℃以下時，即可繼續新的測試。
本發明之該實施例所揭示的測試原理可以同時檢測實際輸送給熱導管90蒸發段91的熱量及兩端溫差該兩項參數，可對熱導管90在滿足最低熱傳量的基礎上進行檢測，檢測準確且不會出現熱傳導量低于客戶要求的不良品被誤判合格的情形發生，且測試時間短(約90秒)，并可設置多臺上述檢測設備同時對多根熱管分別進行檢測，從而提高檢測效率并應用于大量生產之全檢，符合經濟生產需求；在測試軟件方面，本檢測設備還可通過顯示屏將測試時的Qin值、ΔT值等以曲線動態變化的方式顯示或者打印出來，給分析數據帶來方便。
當然，上述實施例中許多方面均可作一定程度的變化或調整，比如界面27處的溫度值Tcase亦可以通過測溫裝置直接檢測出來，而無須徑由上述公式(1)進行計算，本發明用于檢測溫度還可用溫度計、紅外測溫儀等其它方法，而加熱銅塊23、導熱銅塊22及冷卻銅塊31等亦可選擇如銅合金、鋁及陶瓷等其它導熱性能好的材料。另外，該冷卻裝置30亦可使用風冷等其它的冷卻方式。
權利要求
1.一種熱導管性能檢測方法，包括以下步驟提供一加熱裝置及一冷卻裝置，并將待測熱導管的蒸發段與冷凝段分別設置在該加熱裝置及冷卻裝置上；利用該加熱裝置對該蒸發段加熱至使熱導管達到操作溫度并利用該冷卻裝置對該冷凝段進行冷卻使熱導管維持在工作狀態；及判定加熱裝置對熱導管蒸發段輸入的熱量是否大于某規定值，若大于該規定值，則對熱導管進行兩端溫差的檢測工作并判定該熱導管是否合格。
2.如權利要求1所述的熱導管性能檢測方法，還包括在該加熱裝置上設置三個溫度量測點，通過該三點溫度值得出加熱裝置對熱導管蒸發段輸入的熱量并判定其是否大于所述規定值。
3.如權利要求2所述的熱導管性能檢測方法，其特征在于該加熱裝置包括一導熱塊、一加熱塊及一加熱源，該三個溫度量測點設置在導熱塊上，該加熱源通過該導熱塊將熱量傳遞給加熱塊。
4.如權利要求3所述的熱導管性能檢測方法，其特征在于該加熱塊與熱導管蒸發段熱傳接觸，對熱導管蒸發段輸入的熱量為由導熱塊傳遞給加熱塊的熱量減去加熱塊在熱導管的操作溫度下散發的熱量所得的差值。
5.如權利要求1所述的熱導管性能檢測方法，其特征在于該規定值是根據熱導管的實際工作環境進行選擇。
6.如權利要求1所述的熱導管性能檢測方法，其特征在于對熱導管進行合格與否的判定是對熱導管兩端的溫差是否在某一規定值內進行判定，當該溫差在該規定值內則判定合格，否則判定不合格。
7.一種熱導管性能檢測設備，其包括一加熱裝置及一冷卻裝置，該加熱裝置沿一熱量傳遞方向傳遞熱量給待測熱導管的蒸發段，該冷卻裝置用于對待測熱導管的冷凝段進行冷卻；其特征在于該檢測設備還包括第一測溫裝置、第二測溫裝置及一電子模塊，該第一測溫裝置用于測試加熱裝置中沿上述熱量傳遞方向上三點的溫度值，該第二測溫裝置用于檢測熱導管蒸發段與冷凝段的溫差，而該電子模塊可通過第一測溫裝置所測得的三點溫度值得出導熱塊對熱導管蒸發段輸入的熱量值，且在該值大于某規定值時啟動第二測溫裝置進行量測工作。
8.如權利要求7所述的熱導管性能檢測設備，其特征在于該加熱裝置包括一導熱塊、一加熱塊及一加熱源，該加熱源通過該導熱塊將熱量傳遞給加熱塊，該加熱塊與熱導管蒸發段熱傳接觸。
9.如權利要求8所述的熱導管性能檢測設備，其特征在于該加熱塊與導熱塊一體制成。
10.如權利要求8所述的熱導管性能檢測設備，其特征在于該導熱塊為一柱體結構，其柱體外圍及底部均圍設有熱絕緣材料。
全文摘要
本發明公開了一種熱導管性能檢測方法及檢測設備，包括一加熱裝置及一冷卻裝置，在檢測時，將待測熱導管的蒸發段與冷凝段分別設置在該加熱裝置及冷卻裝置上，利用該加熱裝置對該蒸發段加熱至使熱導管達到操作溫度并利用該冷卻裝置對該冷凝段進行冷卻使熱導管維持在工作狀態，判定加熱裝置對熱導管蒸發段輸入的熱量是否大于某規定值，若大于該規定值，則對熱導管進行兩端溫差的檢測工作并判定該熱導管是否合格。
文檔編號G01M99/00GK1862254SQ20051003468
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月14日 優先權日2005年5月14日
發明者張長生, 林振輝, 黃登聰, 韓飛, 李震 申請人:富準精密工業(深圳)有限公司, 鴻準精密工業股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
