一种军用微型斯特林制冷机性能自动测试系统

　　引言

　　在制冷机制造过程中，性能测试是制冷机出厂检测的重要环节。完成装配的制冷机需进行多次性能测试和环境测试，各项测试结果均要达到相应的技术指标要求。而对于军用斯特林制冷机而言，检测环节更加严格，检测项目也会有所增加。因此，性能测试系统是制冷机生产过程中不可或缺的设备。

　　本文中介绍的××军用微型斯特林制冷机，大量用于长波 288×4 焦平面探测器组件上，目前这款制冷机的性能测试完全依靠手工，人力、物力耗费较大，而且测量结果受人的主观影响较多，测量精度得不到保证。而随着该款军用斯特林制冷机需求量的增大，产量增加，继续采用传统的手工测试，将使测试工作更加繁重，而且测试结果也存在较大的不确定性。因此，为保证制冷机的质量和产能，迫切需要建立一套高性能、高效率的斯特林制冷机自动性能测试系统。建立自动性能测试系统，将极大地加快生产进度和提高效率，并能提高测量精度，保证测量结果的可靠性。

　　1 测试原理

　　1.1 斯特林制冷机性能测试原理

　　如图 1 所示，制冷机性能测试的主要参数包括输入电压、输入电流、输入功率、制冷温度、降温时间、带负载能力等。输入电压、输入电流可用电压表和电流表测出。测量制冷温度就是测量测温二极管两端的电压，给测温二极管输入恒流，测温二极管的端电压与温度成反比，可将电压值转换为开尔文温度。输入功率可由电压值和电流值计算得到，即 P=UI;交流功率由三相功率测量仪测量;带负载能力即为制冷机某温度的制冷量[1]，是外加热负载与测试杜瓦漏热的总和，而测试杜瓦的漏热是预先标定的，外加热负载为当冷指温度平衡时负载电源加在负载电阻上的功率;降温时间为从制冷机启动到到达预定温度所用时间。

　　1.2 制冷机性能自动测试系统的设计思想

　　根据所需测试的参数和测试原理，我们希望通过硬件和软件的组合实现计算机统一控制所有测试过程，并记录和处理测试结果，达到测试工作的简化和高效。

　　1.3 自动测试系统工作原理

　　自动测试系统[2,3]由计算机、数据采集卡、A/D 转换模块、信号处理和测试机柜构成。需要测试的参数包括输入电压、输入电流、输入直流功率、电机交流功率、电机转速、制冷温度、降温时间、带负载能力等。输入电压、输入电流和制冷温度通过数据采集卡直接采集后传输到计算机终端，程序控制记录测试数据并计算出输入直流功率和开尔文温度。电机转速和电机交流功率由三相功率测量仪测量，并将测试结果通过 GPIB 数据转接卡传输到计算机终端进行存储和处理。加热负载则是负载电源上的输入功耗加上杜瓦漏热，通过数据采集卡采集加热电阻上的电压和电流，在计算机上通过软件计算得到外加热负载功率和预定温度上的制冷量。降温时间由自动测试系统程序控制部分根据测试状态自动实现计时。