本发明专利技术公开了一种带相位反馈调节的主动活塞式脉冲管制冷机，包括主动控制系统、压缩活塞、热端散热器、蓄冷器、冷端换热器、冷端层流器、脉冲管、热端层流器和主动活塞；主动控制系统通过压力波传感器采集压缩活塞产生的压力波信号，并依据所述压力波相位生成驱动主动活塞的电压波形，控制主动活塞的运动。本发明专利技术以压缩活塞产生的压力波为相位参考点，采用主动控制系统控制主动活塞的运动，能够提高制冷机的效应以及运行工况的切换。本发明专利技术主要用于低温冷却、超导冷却、高真空、工业气体产业等装置领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制冷与低温
，特别是涉及一种带相位反馈调节的主动活塞式脉冲管制冷机。
技术介绍
通常情况，小型低温制冷机需要在其低温端有运动活塞，由于低温制冷机在低温部分必须无油，导致活塞磨损严重，制冷效率下降，需要定期维护，寿命受到限制。因此，基于制冷机在启动和运行阶段对冷量的不同需求，制冷剂在启动阶段需要最大冷量快速降温，在稳定运行阶段需要最高效率，以减少功耗。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术针对现有技术中低温活塞磨损严重、制冷机效率低的不足，提出了一种带相位反馈调节的主动活塞式脉冲管制冷机。技术方案:一种带相位反馈调节的主动活塞式脉冲管制冷机，包括主动控制系统、压缩活塞、热端散热器、蓄冷器、冷端换热器、冷端层流器、脉冲管、热端层流器和主动活塞；热端散热器和冷端换热器位于蓄冷器两端；冷端层流器和热端层流器位于脉冲管两端； 热端散热器与压缩活塞连接，冷端换热器与冷端层流器连接；热端层流器与主动活塞连接，主动控制系统控制主动活塞运动； 主动控制系统包括数据采集单元、压力波传感器和功率放大单元。制冷机工作时，主动控制系统通过压力波传感器采集压缩活塞产生的压力波信号，将压力信号转变为电压信号，发送到数据采集单元并生成一个有相位差的电压信号，发送到功率放大单元，经功率放大单元放大后，输出控制主动活塞的运动。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果:本专利技术克服了现有技术中低温活塞磨损严重、制冷机效率低的缺点，避免了低温部分的运动活塞；同时根据采集压力波信号，主动控制系统调节主动活塞的输出电压相位，提高了制冷机的效应以及运行工况的切换，优化了低温制冷机的性能。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。图1为本专利技术实施例的结构示意图。该种制冷机包括主动控制系统1、压缩活塞2、热端散热器3、蓄冷器4、冷端换热器5、冷端层流器6、脉冲管7、热端层流器8和主动活塞9 ;热端散热器3和冷端换热器5位于蓄冷器4两端；冷端层流器6和热端层流器8位于脉冲管7两端；热端散热器3与压缩活塞2连接，冷端换热器5与冷端层流器6连接；热端层流器8与主动活塞9连接，主动控制系统I控制主动活塞9运动；其中，主动控制系统I包括数据采集单元、压力波传感器和功率放大单元；作为优选的，数据采集单元包括数据采集软件、带输出功能的数据采集卡。压力波传感器可以采用通用的压电式传感器，直接将压力信号转变为电压信号，并发送到数据采集卡。数据采集卡要求有模拟输入输出功能，如NI的PCI6229板卡；也可以是带有PCI插槽的普通电脑或者工控机。数据采集软件可以采用通用的MCGS组态软件，只要具备数据采集、处理和输出即可。功率放大单元可以是标准的功率放大器，也可以是单独的放大芯片和电路。主动控制系统也可以采用专用的集成信号处理模块。该种制冷机的主要工作原理:当压缩活塞2做往复运动时，压力波和质量波经过热端散热器3、蓄冷器4、冷端换热器5、冷端层流器6、脉冲管7、热端层流器8，到达主动活塞9。主动控制系统I通过压力波传感器采集压缩活塞2产生的压力波信号，将压力信号转变为电压信号，发送到数据采集单元并生成一个有相位差的电压信号，发送到功率放大单元，经功率放大单元放大后，输出控制主动活塞9的运动。运行过程中，可以根据工况要求调节相位差，达到优化调节制冷机运行工况的要求，也可以根据运行需要将制冷机工作在最大制冷量或最高效率模式。在该种制冷机工作时，当压力波和质量波相位相同发生在蓄冷器的最冷端，该制冷机在最大制冷量模式；当压力波和质量波相位相同发生在蓄冷器中间位置时，此时制冷机在最高效率模式。权利要求1.一种带相位反馈调节的主动活塞式脉冲管制冷机，包括主动控制系统(I)、压缩活塞(2)、热端散热器(3)、蓄冷器(4)、冷端换热器(5)、冷端层流器(6)、脉冲管(7)和热端层流器(8); 热端散热器(3)和冷端换热器(5)位于蓄冷器(4)两端； 冷端层流器(6)和热端层流器(8)位于脉冲管(7)两端； 热端散热器(3 )与压缩活塞(2 )连接，冷端换热器(5 )与冷端层流器(6 )连接； 其特征在于，还包括主动活塞(9)，热端层流器(8)与主动活塞(9)连接，主动控制系统(I)控制主动活塞(9)运动。2.根据权利要求1所述的带相位反馈调节的主动活塞式脉冲管制冷机，其特征在于，所述主动控制系统(I)包括数据采集单元、压力波传感器和功率放大单元； 压力波传感器采集压缩活塞(2)产生的压力信号，将压力信号转变为电压信号，发送到数据采集单元并生成一个有相位差的电压信号，发送到功率放大单元，经功率放大单元放大后，输出控制王动活塞(9)的运动。3.根据权利要求2所述的带相位反馈调节的主动活塞式脉冲管制冷机，其特征在于，所述主动控制系统(I)也可以采用专用的集成信号处理模块；所述压力波传感器采用通用的压电式传感器；所述功率放大单元是包括功率放大器或者包括放大芯片和电路。全文摘要本专利技术公开了一种带相位反馈调节的主动活塞式脉冲管制冷机，包括主动控制系统、压缩活塞、热端散热器、蓄冷器、冷端换热器、冷端层流器、脉冲管、热端层流器和主动活塞；主动控制系统通过压力波传感器采集压缩活塞产生的压力波信号，并依据所述压力波相位生成驱动主动活塞的电压波形，控制主动活塞的运动。本专利技术以压缩活塞产生的压力波为相位参考点，采用主动控制系统控制主动活塞的运动，能够提高制冷机的效应以及运行工况的切换。本专利技术主要用于低温冷却、超导冷却、高真空、工业气体产业等装置领域。文档编号F25B49/02GK103105018SQ20131003410公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日专利技术者梁文清, 钱华, 郑晓红 申请人:东南大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带相位反馈调节的主动活塞式脉冲管制冷机，包括主动控制系统（1）、压缩活塞（2）、热端散热器（3）、蓄冷器（4）、冷端换热器（5）、冷端层流器（6）、脉冲管（7）和热端层流器（8）；热端散热器（3）和冷端换热器（5）位于蓄冷器（4）两端；冷端层流器（6）和热端层流器（8）位于脉冲管（7）两端；热端散热器（3）与压缩活塞（2）连接，冷端换热器（5）与冷端层流器（6）连接；其特征在于，还包括主动活塞（9），热端层流器（8）与主动活塞（9）连接，主动控制系统（1）控制主动活塞（9）运动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁文清，钱华，郑晓红，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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