智能型热性能参数测量仪

　　一、前言

　　电子设备的热性能参数，包括各类功耗电子器件、组件及整机的温度及其分布，强制对流冷却电子机箱(柜)中流体的流速(量)以及流经机箱流体的压力损失(压降)等3个参数.掌握这些参数的数据是进行电子设备可靠性热设计的关键。例如，电子器件的壳温是直接关连到器件和整机的工作寿命。由于电子器件的失效率是与温度呈指数增加的关系，所以设计时必需按可靠性指标，严格控制在许用的范围内。流量与压降这两个参数，则是采用强制冷却电子设备在选用风机时，必要的主要性能指标。

　　上述参数，虽然在理论上可进行一些计算，但由于电子设备组装结构形式的多样性、复杂性、内部印制电路板的布设、元器件的安装方式等多种因素的影响，使理论计算的结果与实际情况偏差较多，在某些情况下甚至无法计算。这就决定了对现有的电子设备或研制的样机、模型进行热性能参数测量的必要性。因此，我们应用了由单片机与相关传感器组合成的多功能智能型仪器对电子设备的温度、流速和压降这3个运行参数，进行单点、多点巡回检测并显示、打印数据。

　　二、系统的硬件设计

　　1.传感器的选用

　　(1)温度传感器根据电子设备和功率电子器件的工作温度范围，一般为-50 —-150 ^.C，我们选用了性能/价格比最佳的铜一康铜(分度号为T)或镍铬一康铜(分度号为E)热电偶温度传感器。其参考端的温度补偿由计算机软件解决。它的基本原理见图1所示。

　　上述过程的叠加以及热电势的转换处理，均编写成相应的程序，由单片机执行。

　　(2)流速传感器强制对流冷却的电子机箱，其流速一般在l Om/s范围之内。为便于与接口电路匹配，选用了热球式传感器。若将热球式传感器与高精度的热线式流速仪，置于低速风洞中(0—10m/s范围)进行标定试验，则可得到流速与热电势的函数关系式，为：

　　利用计算机对上述多项式进行拟合处理，将传感器输出的电势值，直接转换为对应的流速值。

　　(3)压力传感器在强冷的电子设备中，流体流过机箱(柜)后形成的压降，一般在0.1—10kPa范围内。为此，我们选用了横向压阻式硅压力补偿式传感器(MPX2010系列)。它具有精度高、线性好、长期使用的复现性和可靠性高的特点。这种系列的传感器的灵敏度，在满量程下每伏激励电压对应有25mV的电压输出，并保持着量程范围内压力与电压的良好线性关系。传感器的线性度为士0. 15%F.S，实际精度可控制在士1%之内。

　　2.电路设计