【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及脉动热管性能测试，特别是周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置及系统。
技术介绍
1、热管通常由热交换器与装有介质(空气、水等)的管壳组成，介质通过热交换器与外界进行热交换，实现热量的传递；脉动热管利用工作介质(通常是液态)摆动和振荡的方式来传递热量，与传统热管相比，拥有结构简单、任意弯曲、传热系数大、体积小、管径极小等特点；旋转脉动热管则是通过旋转热载体，在内壁和外壁之间循环传递热介质从而实现加热或冷却的，按回转轴心与几何轴心的相对位置关系分为：平行轴旋转脉动热管，径向旋转脉动热管和同轴旋转脉动热管。周期性失重环境下径向旋转脉动热管刺激一般应用于燃气轮机叶片冷却、砂轮切割机等冷却领域。
2、为进一步研究实际工作条件下径向旋转脉动热管的热性能，设计一种周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置来测量脉动热管沿径向的温度分布情况是有效的方法，在经过数据处理后，得到所需要的传热热阻和等效传热系数，作为冷却设计时的重要依据。
3、经现有文献检索发现，m.aboutalebi在experimental investigation onperformance ofa rotatingclosed loop pulsatingheatpipe一文中采用了一种径向旋转脉动热管实验平台，该平台以电动机驱动热管径向旋转，转速由转速传感器测得，利用轴上的滑环组件向热管蒸发段供热，固定在旋转轴上的温度变送器以8hz的采样率记录温度，利用该实验平台得出的数据讨论了转速、功率、充液率对脉动热管热性能的影响。该文献
技术实现思路
1、鉴于现有的用于周期性失重脉动热管刺激启动高速采集装置中存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术所要解决的问题在于如何提供一种在通过pid控制径向旋转脉动热管转速、加热功率的同时，还具有高速温度采集能力，实时反馈转速、功率数据，以得到更加精确的温度、位置信息的实验装置。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术提供了周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置，其包括支架单元，包括支撑平台、贯通设置于所述支撑平台内的转轴、套设于所述转轴上的圆盘，以及与所述转轴的一端连接的输出端；其中，所述圆盘的一侧设置有径向旋转脉动热管，且所述圆盘的另一侧设置有电池，所述径向旋转脉动热管的蒸发端采用电加热方式进行接触式加热，由所述电池进行供电，且所述径向旋转脉动热管的表面温度采用热电偶测量。
5、作为本专利技术所述周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置的一种优选方案，其中：所述转轴上设置有轴承，所述轴承包括前轴承和后轴承；所述输出端包括与所述转轴的一端依次连接的联轴器、输出轴和电机。
6、作为本专利技术所述周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置的一种优选方案，其中：所述支撑平台的重心位置通过前轴承、转轴、圆盘、后轴承、联轴器、输出轴与电机连接。
7、第二方面，为了更好地解决上述技术问题，本专利技术进一步提供了周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验系统，其包括控制单元，包括设置于所述支撑平台底部的无线嵌入式主站、从站和无线pc上位机；所述从站包括设置于所述无线嵌入式主站和所述无线pc上位机之间的无线电机控制从站。
8、作为本专利技术所述周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置的一种优选方案，其中：所述从站还包括设置于所述圆盘上且与所述径向旋转脉动热管同侧的无线温度采集从站、设置于所述圆盘上且与所述电池同侧的无线可调电源从站；所述从站和所述无线嵌入式主站内均设置有通讯模块。
9、作为本专利技术所述周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置的一种优选方案，其中：所述无线嵌入式主站选用片上系统soc，通过modbus通信协议和uart通用异步收发器与通讯模块连接，m核向从站发出温度、电压、转速、位置之类的请求并接受返回信息，通过dma负责搬运缓存数据，a核负责qt编写的用户操作界面程序，并查看、回放、编辑、保存数据以及控制实验装置操作参数。
10、作为本专利技术所述周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置的一种优选方案，其中：所述无线温度采集从站基于fpga技术定义温度数字信号，所述温度数字信号共16位，由以下三部分组成：第一部分，为低12位，表示温度数值；第二部分，为1位表示正负值；第三部分，为高3位表示温度通道地址；所述无线温度采集从站的eeprom被划分为128位/单元，用于存储8通道的16位温度数据；径向旋转脉动热管通过k型热电偶进行温度采集后得到温度模拟信号，并通过电桥补偿放大得到放大后的温度模拟信号，用高速a/d转换器将放大后的温度模拟型号转化为温度数字信号，将8通道温度数据并行存入eeprom首单元；当接收到主站温度读取请求时，读取eeprom首单元温度数据至内存，读取后删除此eeprom首单元温度数据，其后单元数据上移；将读取得到的首单元温度数据添加起始位与结束位后经通讯模块发送。
11、作为本专利技术所述周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置的一种优选方案，其中：所述无线可调电源从站选用单片机，通过modbus通信协议和uart通用异步收发器与通讯模块连接，接受主站的目标功率请求，返回实际功率；通过单片机i/o的pwm信号占空比控制mosfet电流，在输出端电流采样并反馈，pid闭环控制输出电流，从而输出目标功率。
12、作为本专利技术所述周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置的一种优选方案，其中：所述无线电机控制从站选用带fpu功能的高性能单片机，通过modbus通信协议和uart通用异步收发器与通讯模块连接，接受主站的目标位置、转速请求并返回实际位置和转速数据，采用foc矢量闭环控制永磁同步电机。
13、作为本专利技术所述周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置的一种优选方案，其中：所述无线pc上位机基于labview软件visa串口模块编写上位机程序，所述上位机程序显示、回放、编辑、保存数据，并控制实验装置。
14、本专利技术有益效果为本专利技术实现了径向旋转热管能够通过pid控制径向旋转脉动热管转速、加热功率的同时，具有高速采集温度能力，实时反馈转速、功率数据，得到更加精确的温度、位置信息的实验装置，进而可以计算出径向旋转热管旋转至某位置瞬时的传热热阻或等效传热系数，为基于径向旋转热管冷却结构的设计计算提供指导，所获得的实验数据可以作为径向旋转热管在砂轮切割机等冷却领域应用的设计依据。本专利技术的推广对于热管冷却技术在更多应用场合的探索具有非常重要的意义，同时本专利技术系统实施相对简单，成本较低，具有结构紧凑、运行稳定、实用性强等特点。
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1.周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置，其特征在于：所述转轴(102)上设置有轴承(102a)，所述轴承(102a)包括前轴承(102a-1)和后轴承(102a-2)；
3.如权利要求2所述的周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置，其特征在于：所述支撑平台(101)的重心位置通过前轴承(102a-1)、转轴(102)、圆盘(103)、后轴承(102a-2)、联轴器(104a)、输出轴(104b)与电机(104c)连接。
4.周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验系统，基于权利要求1～3任一所述的周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置，其特征在于：包括，
5.如权利要求4所述的周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验系统，其特征在于：所述从站(202)还包括设置于所述圆盘(103)上且与所述径向旋转脉动热管(105)同侧的无线温度采集从站(202b)、设置于所述圆盘(103)上且与所述电池(106)同侧的无线可调电源从站(202c)；<...
【技术特征摘要】
1.周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置，其特征在于：所述转轴(102)上设置有轴承(102a)，所述轴承(102a)包括前轴承(102a-1)和后轴承(102a-2)；
3.如权利要求2所述的周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置，其特征在于：所述支撑平台(101)的重心位置通过前轴承(102a-1)、转轴(102)、圆盘(103)、后轴承(102a-2)、联轴器(104a)、输出轴(104b)与电机(104c)连接。
4.周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验系统，基于权利要求1～3任一所述的周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验装置，其特征在于：包括，
5.如权利要求4所述的周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验系统，其特征在于：所述从站(202)还包括设置于所述圆盘(103)上且与所述径向旋转脉动热管(105)同侧的无线温度采集从站(202b)、设置于所述圆盘(103)上且与所述电池(106)同侧的无线可调电源从站(202c)；
6.如权利要求5所述的周期性失重脉动热管刺激启动高速采集实验系统，其特征在于：所述无线嵌入式主站(201)选用片上系统soc，通过modbus通信协议和uart通用异步收发器与通讯模块连接，m核向从站(202)发出温度、电压、转速、位置之类的请...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪城，徐士轩，李乾坤，苑克敬，宋琦，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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