[發明專利]基于二級制冷方式的材料樣品結冰狀況實時采集控制系統

有效

• 申請號: 201210588086.5
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103092233A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 鄧彬偉;李文;張開志;馬學軍;黃磊;阮敏;周兵
• 申請（專利權）人: 鄧彬偉;李文
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;G01M9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

技術領域

???本發明涉及材料結冰狀況下性能參數實時采集控制系統。具體涉及一種基于二級制冷方式材料樣品結冰狀況實時采集控制系統。

背景技術

結冰風洞是飛行器結冰和防冰研究的主要地面試驗設備。目前世界有代表性的結冰風洞有美國NASA的格林研究中心結冰研究風洞（IRT）、意大利航天研究中心結冰風洞、美國LeClerc結冰試驗室的考克斯結冰風洞，這些均為大型結冰風洞。國內有YBF-05冰風洞、YBF-02儀表冰風洞等小型冰風洞。而針對新型材料在低溫下的結冰狀況的微型風洞裝置國內尚無分析測試儀器設備。

溫濕度控制被用于工業、農業、軍事、科研和日常生活的一切領域。隨著科學技術的發展，對溫濕度控制的要求不斷地提高，特別是在航天、電子、化工、材料及生物工程等高端技術的科學實驗領域中，溫濕度控制已超出了常規要求。傳統PID控制式不完全滿足這些要求，模糊控制、神經網絡等智能控制方法引入其中，使得能獲得高的控制精度和控制品質。隨著新型傳感器技術的發展和電子技術的發展，對風速的控制和測量也達到新的高度，小型高精度、寬范圍、寬工作環境的風速傳感器也應運而生，大功率高轉速電機和精細控制也成為現實。隨著圖像處理技術和CCD技術的發展，圖像采集與處理技術也使得對細微圖像可以快速分析和處理。嵌入式系統的發展及其PC技術的發展，基于PC機的大運算量處理也成為可能。在制冷裝置方面，隨著制造技術的發展，半導體制冷器件的制冷系數不斷提高，在受控方面靈活精準，在小容量空間和小制冷量需求方面有著越來越多的應用。

近幾年來材料研究方面有關“飛行器表面超疏水處理及其抗覆冰行為”、“硅基超疏水表面微納結構優化問題研究”、“各向異性超疏水表面的設計制備及其定向減阻性能研究”等，材料結冰狀況的研究越來越成為研究的熱點，但相應在溫度、濕度、大氣壓力、風速、水滴加注等多方面可測可控的并能用于結冰材料樣品的性能參數等測定裝置在國內尚未見到。基于以上需求和條件，申請人研制發明了一種基于二級制冷方式溫度、濕度、風速、水滴控制及材料樣品結冰狀況實時采集控制系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于二級制冷方式材料樣品（小于2cm×2cm）結冰狀況實時采集控制系統。通過提供可控或可測的溫度、濕度、風速、水滴等條件的系統供研究材料結冰狀況性能情況之用。

本發明提供的材料樣品實驗環境為：溫度2~－10攝氏度，風速0-20個等級，風速最大1m/s，加水滴0-10等級，0-20uL/s，濕度實時精度5%RH，安有自動控制旋轉的樣品平臺，可實時采集樣品狀況最大4fps,?640×480,?800×600,?1024×768以及2592×1944四種采集分辨率圖像。可根據需要生成相關實驗時間的相應參量（溫度、濕度、風速、結冰厚度變化等）曲線。

本發明的一種基于二級制冷方式的材料樣品結冰狀況實時采集控制系統，包括水冷機、半導體制冷箱體、控制器、CMOS相機圖像采集系統、PC機；水冷機進、出水管與半導體制冷箱體的出、進水管對應相連，半導體制冷箱體的環境溫度、濕度、風速、大氣壓力傳感器引線接控制器,控制器通過USB線與PC機通信，CMOS相機圖像采集系統通過USB線與PC機通信。

本發明的系統中，所述的水冷機采用工業級小型水冷機，功率1600W，溫度控范圍10-30攝氏度。