本发明专利技术公开了基于超磁滞伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置，包括用于提供真空环境的制冷系统，安装在所述制冷系统上方、且用于在制冷系统提供的真空环境中测试试件在静、动态加载响应时接触面间的接触热阻的测试系统，以及分别与所述制冷系统和测试系统连接、且用于实时采集制冷系统和测试系统的实验数据并基于试验数据按预设目标对实验过程进行控制的控制、监视及测试系统。本发明专利技术所述基于超磁滞伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置，可以克服现有技术中结构复杂、集成度低和适用范围小等缺陷，以实现结构简单、集成度高和适用范围广的优点。
【技术实现步骤摘要】
基于超磁致伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置
本专利技术涉及超导材料测试
，具体地，涉及一种基于超磁致伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置。
技术介绍
根据已有的文献调研可知，截止目前，国内外接触热阻的测量大都是通过测量样品和热流计的温度推导出接触热阻。主要测试系统有，徐烈等在低温工程1999年第4期发表的《双热流发测定低温真空下固体界面的接触热阻》；饶荣水在工业加热2003年第2期发表的《固体表面之间接触热阻的辨识研究》；V.V.Rao等在MeasurementScienceandTechnology.2004年第15期上发表的《Instrumentationtomeasurethermalcontactresistance》；侯卫国，张卫方等.接触热阻测试方法及测试设备.授权号：ZL201010229963.0。以前的实验设备大都存在如下问题，如结构复杂、集成度不高，由于施力装置的引入破坏了测试系统的真空度，最为严重的问题在于，测试温区主要是集中在液氮77K以上，同时，不能测试接触面间在动态加载响应时的接触热阻。近年来，固体与接触固体之间的接触热阻问题一直是传热学界所重点关注的问题之一，直接关系到固体与接触固体结构的功能性设计。特别是对于工作在低温、真空环境或微重力环境下的固-固接触器件，由于对流换热机制作用很小，甚至没有作用，热传导与热辐射成为这类器件之间热交换的主要方式。因此，如何有效的预测固体与接触固体之间的接触热阻，不论是从国家需求还是科学前沿都具有重要的意义。超磁致伸缩材料是智能材料的一种，其最鲜明的特征是在低温下，特别是液氦温区具有大的磁滞伸缩量。据文献报道，单晶的TbDy合金在77K磁滞伸缩应变为6300ppm，10K温度下可达8800ppm，4.2K温度环境中可产生接近9000ppm的磁滞伸缩应变。因此，超磁致伸缩材料在制作低温制动器、低温阀门及低温定位器等有良好的应用价值。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在结构复杂、集成度低和适用范围小等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出基于超磁致伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置，以实现结构简单、集成度高和适用范围广的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：基于超磁致伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置，包括用于提供真空环境的制冷系统，安装在所述制冷系统上方、且用于在制冷系统提供的真空环境中测试试件在静、动态加载响应时接触面间的接触热阻的测试系统，以及分别与所述制冷系统和测试系统连接、且用于实时采集制冷系统和测试系统的实验数据并基于试验数据按预设目标对实验过程进行控制的控制、监视及测试系统。进一步地，所述测试系统，包括真空容器，竖直对称设置在所述真空容器内部的一对螺杆，水平可拆卸式安装在所述一对螺杆顶部之间的定位板，自上向下依次配合安装在所述一对螺杆和定位杆构成的空间内的力传感器、上部加热及支撑组件、试件和下部加热及支撑组件，以及设置位于所述一对螺杆和定位杆构成的空间内、且竖向安装在试件的一侧的热电偶；所述一对螺杆的底部，与制冷系统可拆卸式连接；所述力传感器和热电偶，分别与控制、监视及测试系统连接。进一步地，所述测试系统，还包括设置在所述一对螺杆和定位杆构成的空间内的防辐射屏。进一步地，所述上部加热及支撑组件，包括依次安装在所述力传感器和试件之间的上加热丝、上支撑块和上热流计；所述上支撑块具体为圆柱体，加热丝绕于其上；和/或，所述下部加热及支撑组件，包括自上向下依次安装在所述试件下方的下热流计、超磁致伸缩棒材、下支撑块和下加热丝，环绕在所述超磁致伸缩棒材圆周外表面的高温超导带材线圈，环绕在所述环形高温超导带材线圈的外表面的环形常导体线圈，所述热电偶均匀分布在试件上采集试件的温度；和/或，所述试件，包括依次安装在所述上热流计和下热流计之间的上试件和下试件。进一步地，所述制冷系统，包括配合安装在所述测试系统下方的制冷机构，安装在所述制冷机构远离控制、监视及测试系统一侧的分子泵，安装在所述分子泵远离制冷机构一侧的涡旋泵，以及配合安装在所述分子泵与涡旋泵之间的波纹管。进一步地，所述制冷机构，包括底座，安装在所述底座下方的GM制冷机，以及，安装在所述底座上方、且自下向上依次安装在所述GM制冷机与测试系统之间的GM制冷机二级冷头和GM制冷机一级冷头。进一步地，所述制冷机构，还包括分别与所述GM制冷机一级冷头和GM制冷机二级冷头配合设置的第一壳体与第二壳体，以及自上向下依次穿过第一壳体和第二壳体、并分别与所述测试系统和控制、监视及测试系统连接的二流引线；所述第一壳体与第二壳体之间，通过配合设置的第一密封螺栓和第一密封圈密封安装；在所述第二壳体远离分子泵的一侧设有引线输出端，在引线输出端安装有密封引线接头，所述二流引线穿过密封引线接头连接至控制、监视及测试系统；第二壳体与底座之间，通过配合设置的第二密封螺栓和第二密封圈密封安装；所述第二壳体靠近分子泵一侧的输出端与分子泵配合安装。进一步地，所述控制、监视及测试系统，包括分别与所述测试系统和制冷系统连接的力显示器、温度显示器、励磁电源和加热电源，以及通过RS232通信线路分别与所述力显示器、温度显示器、励磁电源和加热电源连接的电脑。进一步地，在所述内部的环形高温超导线圈与环形常导体线圈的连接线之间，还设有切换开关。本专利技术各实施例的基于超磁致伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置，由于包括用于提供真空环境的制冷系统，安装在制冷系统上方、且用于在制冷系统提供的真空环境中测试试件在静、动态加载响应时接触面间的接触热阻的测试系统，以及分别与制冷系统和测试系统连接、且用于实时采集制冷系统和测试系统的实验数据并基于试验数据按预设目标对实验过程进行控制的控制、监视及测试系统；可以测试接触面间在动态加载响应时的接触热阻；从而可以克服现有技术中结构复杂、集成度低和适用范围小的缺陷，以实现结构简单、集成度高和适用范围广的优点。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术基于超磁致伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置的总体结构示意图；图2为本专利技术基于超磁致伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置中测试系统的结构示意图；图3为本专利技术基于超磁致伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置中制冷系统的结构示意图。结合附图，本专利技术实施例中附图标记如下：1-力传感器；2-上加热丝；3-上支撑块；4-上热流计；5-上试件；6-下试件；7-下热流计；8-环形高温超导带材线圈；9-下支撑块；10-下加热丝；11-GM制冷机一级冷头；14-GM制冷机二级冷头；12、20-密封螺栓；13、19-密封圈；15-分子泵；16-波纹管；17-涡旋泵；18-GM制冷机；21-密封引线接头；22-二流引线；23-温度传感器；24-环形常导体线圈；25-超磁致伸缩棒材；26-防辐射屏；27-热电偶；28-真空容器；29-定位板；30-螺本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于超磁滞伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置，其特征在于，包括用于提供真空环境的制冷系统，安装在所述制冷系统上方、且用于在制冷系统提供的真空环境中测试试件在动态加载响应时接触面间的接触热阻的测试系统静、动态加载响应时接触面间的接触热阻的测试系统，以及分别与所述制冷系统和测试系统连接、且用于实时采集制冷系统和测试系统的实验数据并基于试验数据按预设目标对实验过程进行控制的监视及控制系统控制、监视及测试系统。
【技术特征摘要】
1.基于超磁致伸缩智能材料的固体界面接触热阻测试装置，其特征在于，包括用于提供真空环境的制冷系统，安装在所述制冷系统上方、且用于在制冷系统提供的真空环境中测试试件在静、动态加载响应时接触面间的接触热阻的测试系统，以及分别与所述制冷系统和测试系统连接、且用于实时采集制冷系统和测试系统的实验数据并基于试验数据按预设目标对实验过程进行控制的控制、监视及测试系统；控制、监视及测试系统：采集相应的实验数据，包括测试点的温度、对样品的作用力，将数据反馈给控制部分从而通过PID自动控制励磁电源的电流强度，调节环形高温超导带材线圈或者环形常导体线圈的磁场强度，达到控制超磁致伸缩棒材的伸缩量，最终改变试件接触面间的作用压力大小，所述环形高温超导带材线圈，环绕在所述超磁致伸缩棒材圆周外表面，所述环形常导体线圈环绕在所述环形高温超导带材线圈的外表面；所述测试系统，包括真空容器，竖直对称设置在所述真空容器内部的一对螺杆，水平可拆卸式安装在所述一对螺杆顶部之间的定位板，自上向下依次配合安装在所述一对螺杆和定位杆构成的空间内的力传感器、上部加热及支撑组件、试件和下部加热及支撑组件，以及设置位于所述一对螺杆和定位板构成的空间内、且竖向安装在试件的一侧的热电偶；所述一对螺杆的底部，与制冷系统可拆卸式连接；所述力传感器和热电偶，通过引线分别与监视及控制系统连接；所述上部加热及支撑组件，包括依次安装在所述力传感器和试件之间的上加热丝、上支撑块和上热流计；所述上支撑块具体为圆柱体，加热丝绕于其上；和/或，所述下部加热及支撑组件，包括自上向下依次安装在所述试件下方的下热流计、超磁致伸缩棒材、下支撑块和下加热丝，环绕在所述超磁致伸缩棒材圆周外表面的高温超导带材线圈，环绕在所述环形高温超导带材线圈的外表面的环形常导体线圈；所述热电偶均匀分布在上加热丝、上热流计、上试件、下试件、下热流计和环形高温超导带材线圈上，采集试件的温度；和/或，所述试件，包括依次安装在所述上热流计和下热流计之间的上试件和下试件。2.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：雍华东，刘伟，张兴义，景泽，黄晨光，周又和，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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