温坪测量装置的制作方法

    专利2026-05-17  5


    本发明涉及计量,具体涉及一种温坪测量装置。


    背景技术:

    1、空间计量,是在地球以外实现测量单位统一,保证量值准确可靠的技术和管理活动。在地球上与地球以外的计量技术有哪些不同,是空间计量主要解决的问题,其中工质由液态到固态,或者反之,由固态到液态,的温度-热能曲线上,温坪点温度是国际温标its-90定义的特殊温度点,液体的对流效应受到引力势影响,因此液态到固态相变点的温度计量标准要考虑引力变化问题。为此地球上定义的温标,到引力势不同于地球表面的环境中,尤其是空间站、月球基地、火星基地、宇宙飞船等环境中,测量方法将会不同。

    2、据《中国空间站科学实验资源手册》(载人航天工程办公室2019年4月)文件中介绍:“在微重力条件下,地面中立效应导致的流体(气体、液体、熔体)中的浮力对流、重力沉降、液体压力梯度等现象基本消失,地面重力效应所掩盖的一些次级效应凸显,导致流体形态和物理(化学)过程等发生显著变化,……”。

    3、当前,国际温标its-90规定了的各种固定点温度标准,由不同的工质的相变点温坪复现,零摄氏度的温度计量基准仍然由水三相点装置复现。各国计量工作者研究了影响水三相点温度的各种机理,如水的同位素含量(孟哲健,包福兵,等,高准确度水三相点容器[j].计量学报,2023,44(2):195-202)、环境热辐射(闫小克.环境对水三相点温度的影响[j].计量技术,2004(10):31-33.)、容器材料(闫小克,段宇宁,马重芳.4种不同水源的水三相点容器的比对[j].计量学报,2007,28(2):133-136.)等,以上研究均没有提出引力场,或重力效应对水三相点温度的影响。


    技术实现思路

    1、为解决上述现有技术中存在的技术问题,本发明旨在提出一种温坪测量装置,提供在不同引力条件下工质的相变点温坪测量。

    2、为实现上述本发明的目的,本发明实施例提出一种温坪测量装置,包括:固定框架;主轴,设置于所述固定框架上;旋转盘,活动设置于所述主轴上;滑环电连接器,设置于所述主轴上,且运动部位与所述旋转盘连接、固定部位与所述固定框架连接;相变容器,设置于所述旋转盘上,多个所述相变容器关于所述主轴对称;电控热流系统,包覆于所述相变容器外部。

    3、进一步地,所述电控热流系统包括:热交换板;半导体制冷器件,设置于所述热交换板上;散热板,设置于所述半导体制冷器件上;热流工质导管,连通所述热交换板与所述相变容器周围的导管;热流工质泵,连接在所述热流工质导管上用于提供工质循环的动力,且与所述滑环电连接器连接;温差温度计,有两只,分别设置在所述热流工质导管流入所述相变容器的导管段上和所述相变容器流出至所述热流工质导管的导管段上,所述温差温度计的导线与所述滑环电连接器连接。

    4、进一步地,温差与热流量功率的关系为:qw=cv△tf;qw为输入输出的热流量功率,cv为热流工质的比热容,δt为温度差,f为热流工质的流速。

    5、进一步地,所述主轴上还活动设置有反惯量盘。

    6、进一步地,所述固定框架上设置有皮带轮组,所述旋转盘与所述皮带轮组之间通过皮带连接,所述反惯量盘与所述皮带轮组之间通过皮带连接,所述反惯量盘上还设置有平衡块。

    7、进一步地,所述相变容器内具有温度计井,所述温度计井内设置有被测温度计,所述被测温度计的导线与所述滑环电连接器连接。

    8、进一步地,还包括:轴承,连接所述主轴和所述固定框架;电缆连接器,与所述滑环电连接器连接;电机,设置于所述固定框架上,并与所述皮带轮组连接;刹车器,设置于所述旋转盘上;绝热保温材料,设置于所述相变容器外周。

    9、进一步地,还包括:电控热流系统控制器,与所述电缆连接器连接;相变温坪测量系统,与所述电缆连接器连接。

    10、进一步地,所述电控热流系统控制器包括:温度测量电路,包括多个并联的第一温度信号调理器和与多个所述第一温度信号调理器串联的第一模数转换器,且所述第一温度信号调理器与所述电缆连接器连接;泵控制电路,包括若干路依次连接的数模转换器、功率放大器和保护电路;电流换向开关,与所述电缆连接器连接;若干并联的恒流电源,与所述电流换向开关连接;电流源电路,与所述第一模数转换器、所述数模转换器和所述恒流电源连接;第一中央处理器,与所述电流源电路连接。

    11、进一步地,所述相变温坪测量系统包括:第二温度测量电路,包括多个并联的第二温度信号调理器和与多个所述第二温度信号调理器串联的第二模数转换器,且所述第二温度信号调理器与所述电缆连接器连接;电机控制电路,包括若干并联的电机驱动器和与所述电机驱动器串联的电机控制器,且所述电机驱动器与所述电缆连接器连接;刹车控制电路,与所述电缆连接器连接;第二中央处理器,与所述第二模数转换器、所述电机控制器和所述刹车控制电路连接。

    12、本发明实施例提出了一种基于离心势的流体相变点控制方法及温坪测量装置。针对微重力条件以及非地球表面其他引力场条件下,因流体对流条件改变造成相变温坪测量不确定度的问题,本实施例基于圆周运动的离心势等效于引力势的原理,让相变工质的容器处于圆周运动状态,同时在相变工质容器的周围配置电控热流系统,用热流工质导管、热流工质泵、半导体制冷器件、温差温度计、散热板、换热板和控制器构成稳定热源。在稳定的热流条件下,相变工质从固态到液态,或者从液态到固态的过程中,连续测量被测温度计,在温度-时间变化曲线上,找到温度变量的二阶导数为零的点,即为相变点温坪。本实施例应用在引力势不同于地球表面的环境中,尤其是空间站、月球基地、火星基地、宇宙飞船等环境中,复现国际温标its-90推荐的部分温度标准点。



    技术特征:

    1.一种温坪测量装置,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的温坪测量装置,其特征在于,所述电控热流系统(6)包括:

    3.根据权利要求2所述的温坪测量装置,其特征在于,温差与热流量功率的关系为:

    4.根据权利要求1所述的温坪测量装置,其特征在于,所述主轴(2)上还活动设置有反惯量盘(4)。

    5.根据权利要求4所述的温坪测量装置,其特征在于,所述固定框架(1)上设置有皮带轮组(10),所述旋转盘(5)与所述皮带轮组(10)之间通过皮带(14)连接,所述反惯量盘(4)与所述皮带轮组(10)之间通过皮带(14)连接,所述反惯量盘(4)上还设置有平衡块(16)。

    6.根据权利要求1所述的温坪测量装置,其特征在于,还包括:

    7.根据权利要求6所述的温坪测量装置,其特征在于,还包括:

    8.根据权利要求7所述的温坪测量装置,其特征在于,所述电控热流系统控制器(11)包括:

    9.根据权利要求7所述的温坪测量装置,其特征在于,所述相变温坪测量系统(12)包括:


    技术总结
    本发明涉及温坪测量装置,包括:固定框架;主轴,设置于所述固定框架上;旋转盘,活动设置于所述主轴上;滑环电连接器,设置于所述主轴上,且运动部位与所述旋转盘连接、固定部位与所述固定框架连接;相变容器,设置于所述旋转盘上,多个所述相变容器关于所述主轴对称;电控热流系统,包覆于所述相变容器外部。本发明可实现在不同引力条件下工质的相变点温坪测量。

    技术研发人员:刘民,贾军伟,武宇婧,李绍飞,李耀
    受保护的技术使用者:北京东方计量测试研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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