專利名稱：基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料結(jié)冰狀況下性能參數(shù)實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)。具體涉及一種基于二級(jí)制冷方式材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
結(jié)冰風(fēng)洞是飛行器結(jié)冰和防冰研究的主要地面試驗(yàn)設(shè)備。目前世界有代表性的結(jié)冰風(fēng)洞有美國(guó)NASA的格林研究中心結(jié)冰研究風(fēng)洞(IRT)、意大利航天研究中心結(jié)冰風(fēng)洞、美國(guó)LeClerc結(jié)冰試驗(yàn)室的考克斯結(jié)冰風(fēng)洞，這些均為大型結(jié)冰風(fēng)洞。國(guó)內(nèi)有YBF-05冰風(fēng)洞、YBF-02儀表冰風(fēng)洞等小型冰風(fēng)洞。而針對(duì)新型材料在低溫下的結(jié)冰狀況的微型風(fēng)洞裝置國(guó)內(nèi)尚無(wú)分析測(cè)試儀器設(shè)備。溫濕度控制被用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科研和日常生活的一切領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)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(shù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中，溫濕度控制已超出了常規(guī)要求。傳統(tǒng)PID控制式不完全滿足這些要求，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(zhì)。隨著新型傳感器技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)風(fēng)速的控制和測(cè)量也達(dá)到新的高度，小型高精度、寬范圍、寬工作環(huán)境的風(fēng)速傳感器也應(yīng)運(yùn)而生，大功率高轉(zhuǎn)速電機(jī)和精細(xì)控制也成為現(xiàn)實(shí)。隨著圖像處理技術(shù)和CCD技術(shù)的發(fā)展，圖像采集與處理技術(shù)也使得對(duì)細(xì)微圖像可以快速分析和處理。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展及其PC技術(shù)的發(fā)展，基于PC機(jī)的大運(yùn)算量處理也成為可能。在制冷裝置方面，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體制冷器件的制冷系數(shù)不斷提高，在受控方面靈活精準(zhǔn)，在小容量空間和小制冷量需求方面有著越來越多的應(yīng)用。近幾年來材料研究方面有關(guān)“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(jié)構(gòu)優(yōu)化問題研究”、“各向異性超疏水表面的設(shè)計(jì)制備及其定向減阻性能研究”等，材料結(jié)冰狀況的研究越來越成為研究的熱點(diǎn)，但相應(yīng)在溫度、濕度、大氣壓力、風(fēng)速、水滴加注等多方面可測(cè)可控的并能用于結(jié)冰材料樣品的性能參數(shù)等測(cè)定裝置在國(guó)內(nèi)尚未見到。基于以上需求和條件，申請(qǐng)人研制發(fā)明了一種基于二級(jí)制冷方式溫度、濕度、風(fēng)速、水滴控制及材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于二級(jí)制冷方式材料樣品(小于2cmX2cm)結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)。通過提供可控或可測(cè)的溫度、濕度、風(fēng)速、水滴等條件的系統(tǒng)供研究材料結(jié)冰狀況性能情況之用。本發(fā)明提供的材料樣品實(shí)驗(yàn)環(huán)境為:溫度疒一10攝氏度，風(fēng)速0-20個(gè)等級(jí)，風(fēng)速最大lm/s，加水滴0-10等級(jí)，0-20uL/s，濕度實(shí)時(shí)精度5%RH，安有自動(dòng)控制旋轉(zhuǎn)的樣品平臺(tái)，可實(shí)時(shí)采集樣品狀況最大4fps, 640X480, 800X600, 1024X768以及2592 X 1944四種采集分辨率圖像?？筛鶕?jù)需要生成相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)間的相應(yīng)參量(溫度、濕度、風(fēng)速、結(jié)冰厚度變化等)曲線。
本發(fā)明的一種基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，包括水冷機(jī)、半導(dǎo)體制冷箱體、控制器、CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)、PC機(jī)；水冷機(jī)進(jìn)、出水管與半導(dǎo)體制冷箱體的出、進(jìn)水管對(duì)應(yīng)相連，半導(dǎo)體制冷箱體的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、大氣壓力傳感器引線接控制器，控制器通過USB線與PC機(jī)通信，CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)通過USB線與PC機(jī)通信。本發(fā)明的系統(tǒng)中，所述的水冷機(jī)采用工業(yè)級(jí)小型水冷機(jī)，功率1600W，溫度控范圍10-30攝氏度。本發(fā)明的系統(tǒng)中，所述的半導(dǎo)體制冷箱體為長(zhǎng)方體，其正面由內(nèi)層、隔熱層和外層共三層組成:內(nèi)層上安有兩只LED燈及LED防水罩，貫通三層的石英玻璃觀測(cè)窗；其背面由10層組成，最內(nèi)層為兩只大風(fēng)扇(ScmXScm);并排放置組成；第二層為第I散熱片；第三層為6片制冷片及隔熱和固定用亞格力板及隔熱棉；第四層為兩片并排的第I水冷頭，采用90度彎頭互連用于對(duì)制冷片熱端水冷散熱；第五層為鋁皮固定兩片并排的第I水冷頭；第六層為亞格力板；第三到六層間的空隙間填充有隔熱棉；第七層為隔熱棉，第八層為亞格力板，其上安有接線排座連接半導(dǎo)體引線及大、小風(fēng)扇引線，接線排座上引線到對(duì)應(yīng)電源；第九層為控制器安裝層；第十層為背面最外層為亞格力板；箱體頂面為箱蓋由3層組成，最上層是亞格力板，其上中間后部安有水泵并有水管通過中間前部孔洞穿過頂面給樣品加水滴；最上層亞格力板左右安有手把；中間層為隔熱棉，最內(nèi)層為亞格力板；最上和最內(nèi)層亞格力板間通過螺柱連接在一起；箱體底面由8層組成；底面上空間為樣品平臺(tái)，距樣品平臺(tái)下間隔IOmm有招皮作底面；再下間隔3mm為第二層安裝有兩只小風(fēng)扇(4cmX 4cm);第三層安裝有兩只第2散熱片；第四層為兩片制冷片分別安裝距樣品平臺(tái)左右各IOmm處，周圍為亞格力板；第五層為兩只第2水冷頭，通過90度彎頭和水管連接，此兩只第2水冷頭通過水管還與背面水冷管相連并最終通過水管與水冷機(jī)相連；此外通過鋁片及亞格力板與第2散熱片通過螺柱固定制冷片及第2水冷頭；空隙處填充滿隔熱棉；第六層為隔熱棉，第七層為亞格力板，有電機(jī)通過電機(jī)主軸與樣品平臺(tái)相連，控制樣品平臺(tái)正反轉(zhuǎn)和360度旋轉(zhuǎn)；第八層為底面底座由亞格力板組成；左、右面各由三層組成，左面內(nèi)層是亞格力板有風(fēng)速傳感器插孔及風(fēng)速傳感器走線孔，右面內(nèi)層是亞格力板有大氣壓力傳感器安裝孔及該傳感器直線孔，左、右中間層為隔熱棉，外層為亞格力板；半導(dǎo)體制冷箱體各面的各層均由螺柱相連，半導(dǎo)體制冷箱體同層各面之間采用嵌插式安裝結(jié)構(gòu)并加螺柱鎖定。使得安裝方便和緊密。本發(fā)明的系統(tǒng)中，所述的控制器，包括3個(gè)溫度傳感器，I個(gè)濕度傳感器、I個(gè)大氣壓力傳感器、I個(gè)風(fēng)速傳感器、兩只大風(fēng)扇、I個(gè)水泵(用于水滴加注)，電機(jī)、一個(gè)12V600W可控電壓電源、兩個(gè)12V10W可控電壓電源，控制器STM32F107、TLC5615、320*240LCD、三只24伏溫度變送器、5V-3.3V電平轉(zhuǎn)換模塊、3.3V-5V電平轉(zhuǎn)換模塊、2.9V LED電源模塊、5V電源模塊組成；上述各個(gè)傳感器引線接控制器STM32F107。本發(fā)明的系統(tǒng)中，所述的CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)，包括兩只高速風(fēng)扇、相
機(jī)，0.3-1倍光學(xué)放大鏡鏡頭和XYZR微調(diào)平臺(tái)；所述的相機(jī)為CMOS工業(yè)相機(jī)，分辨率2592 X 1944，灰度256，拍照速度6fps ;所述的高速風(fēng)扇功率為12V0.48A ;所述的相機(jī)安裝在XYZR微調(diào)平臺(tái)上；此平臺(tái)可調(diào)范圍0-20mm，精度0.02mm，兩只高速風(fēng)扇在半導(dǎo)體制冷箱體外對(duì)著石英玻璃觀察窗口成45度角左右對(duì)稱安放。高速風(fēng)扇用于除霧。本發(fā)明的系統(tǒng)中，所述的PC機(jī)，采用奔騰雙核以上CPU，500GB以上硬盤，2GB內(nèi)存，具有USB2.0以上接口，19英寸以上IXD顯示器。本發(fā)明的系統(tǒng)中，所述的石英玻璃觀測(cè)窗，采用內(nèi)插式長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，石英玻璃插入其中。本發(fā)明的系統(tǒng)中，所述的制冷片選用C1206型。本發(fā)明的系統(tǒng)中，所述的電機(jī)選用42型步進(jìn)電機(jī)。下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是系統(tǒng)整體布局圖2-1是箱體正面板內(nèi)層結(jié)構(gòu)示意圖2-2是箱體正面板中間層結(jié)構(gòu)示意圖2-3是箱體正面板結(jié)構(gòu)示意圖3-1是箱體反面板內(nèi)層結(jié)構(gòu)示意圖3-2是箱體反面板外層結(jié)構(gòu)示意 圖3-3是箱體反面板中間層俯視結(jié)構(gòu)示意 圖3-4是箱體反面板中間層左視結(jié)構(gòu)示意圖3-5是箱體反面板結(jié)構(gòu)示意 圖4是箱體上面板結(jié)構(gòu)示意圖5-1是箱體底面板內(nèi)層結(jié)構(gòu)示意圖5-2是箱體底面板外層結(jié)構(gòu)示意圖5-3是箱體底面板中間層結(jié)構(gòu)示意圖5-4是箱體底面板結(jié)構(gòu)示意 圖6是箱體左面板結(jié)構(gòu)示意 圖7是箱體右面板結(jié)構(gòu)示意 圖8不同材料結(jié)冰對(duì)比實(shí)驗(yàn) 圖9材料淋水滴結(jié)冰實(shí)驗(yàn)圖中:1-LED防水罩，2-LED，3-正面板內(nèi)層，4-石英玻璃觀察窗，5-隔熱棉，6-正面板外層，大風(fēng)扇(8cmX8cm), 8-反面板內(nèi)層,9-第I散熱片(160mmX IOOmmX 25mm),10-反面板中間層，11-導(dǎo)水管，12-90°彎管接頭，13-第I水冷頭(120mmX80mmX 11mm)，14-制冷片，15-鋁皮，16-背面板外層，17-溫度傳感器，18-水泵，19-手柄，20-上面板外層，21-上面板內(nèi)層，22-樣品平臺(tái)，23-電機(jī)主軸，24-擋風(fēng)鋁片，25-小風(fēng)扇(4cmX4cm), 26-第2散熱片(60mmX45mmX 15mm), 27-底面板內(nèi)層,28-第2水冷頭(40mmX40mmX 11mm), 29-底面板中間層,30-底面板外層,31-風(fēng)速傳感器,32-濕度傳感器，33-左面板內(nèi)層，34-左面板外層，35-右面板內(nèi)層，36-緊固螺絲，37-右面板外層，38-大氣壓力傳感器，a-第133秒，b_第134秒，c_第196秒，d_第200秒，e_第203秒，f-第211秒，g-第225秒， h-第229秒，i_第235秒，j-第265秒。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括水冷機(jī)、半導(dǎo)體制冷箱體、控制器、CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)、PC機(jī)；水冷機(jī)進(jìn)、出水管與半導(dǎo)體制冷箱體的出、進(jìn)水管對(duì)應(yīng)相連，半導(dǎo)體制冷箱體的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、大氣壓力傳感器引線接控制器，控制器通過USB線與PC機(jī)通信，CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)通過USB線與PC機(jī)通信。其水冷機(jī)采用工業(yè)級(jí)小型水冷機(jī)，功率1600W，溫度控范圍10-30攝氏度。自制水位控制器，8_ 口徑高級(jí)泵管及30_壁厚保溫管，進(jìn)出水管長(zhǎng)度小于I米，每個(gè)接頭處采用扎帶進(jìn)一步加固。所述的半導(dǎo)體制冷箱體設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方體(是由圖2-1到圖7各面板所組成的六面立方體箱體)，其正面由內(nèi)層、隔熱層和外層共三層組成:內(nèi)層上安有兩只LED燈2及LED防水罩1，貫通三層的石英玻璃觀測(cè)窗；其背面由10層組成，最內(nèi)層為兩只大風(fēng)扇(ScmXScm) 7并排放置組成；第二層為第I散熱片(160mmX100mmX25mm)9 ;第三層為6片制冷片14及隔熱和固定用亞格力板及隔熱棉；第四層為兩片并排的第I水冷頭(120mmX80mmX llmm)13,采用90度彎頭12互連用于對(duì)制冷片14熱端水冷散熱；第五層為鋁皮15固定兩片并排的第I水冷頭13 ;第六層為亞格力板；第三到六層間的空隙間填充有隔熱棉；第七層為30mm隔熱棉，第八層為亞格力板，其上安有接線排座連接半導(dǎo)體引線及大、小風(fēng)扇(4cmX4cm)25引線，接線排座上引線到對(duì)應(yīng)電源；第九層為控制器安裝層；第十層為背面最外層為亞格力板；箱體頂面為箱蓋由3層組成，最上層是亞格力板，其上中間后部安有水泵18并有水管通過中間前部孔洞穿過頂面給樣品加水滴；最上層亞格力板左右安有手把；中間層為隔熱棉，最內(nèi)層為亞格力板；最上和最內(nèi)層亞格力板間通過螺柱連接在一起；箱體底面由8層組成；底面上空間(空間5cmX5cm)有樣品平臺(tái)22，距樣品平臺(tái)下間隔IOmm有鋁皮作底面；再下間隔3mm為第二層安裝有兩只小風(fēng)扇25 ;第三層安裝有兩只第2散熱片26 ;第四層為兩片制冷片(14)分別安裝距樣品平臺(tái)左右各IOmm處，周圍為亞格力板；第五層為兩只第2水冷頭(40mmX 40mmX IImm)28,通過90度彎頭和水管連接,此兩只第2水冷頭通過水管還與背面水冷管相連并最終通過水管與水冷機(jī)相連；此外通過鋁片及亞格力板與第2散熱片(60mmX45mmX 15mm) 26通過螺柱固定制冷片14及第2水冷頭28 ;空隙處填充滿隔熱棉；第六層為30mm隔熱棉，第七層為亞格力板，有電機(jī)通過電機(jī)主軸23與樣品平臺(tái)22相連，控制樣品平臺(tái)正反轉(zhuǎn)和360度旋轉(zhuǎn)；第八層為底面底座由亞格力板組成；左、右面各由三層組成，左面內(nèi)層是亞格力板有風(fēng)速傳感器31插孔及風(fēng)速傳感器走線孔，右面內(nèi)層是亞格力板有大氣壓力傳感器38安裝孔及該傳感器直線孔，左、右中間層為隔熱棉，外層為亞格力板；半導(dǎo)體制冷箱體各面的各層均由螺柱相連，半導(dǎo)體制冷箱體同層各面之間采用嵌插式安裝結(jié)構(gòu)并加螺柱鎖定。確保安裝方便緊密。所述的控制器，包括3個(gè)溫度傳感器17，I個(gè)濕度傳感器32，I個(gè)大氣壓力傳感器38，I個(gè)風(fēng)速傳感器31，兩只大風(fēng)扇7，I個(gè)水滴加注水泵18，電機(jī)、一個(gè)12V600W可控電壓電源、兩個(gè)12V10W可控電壓電源，控制器STM32F107、TLC5615、320*240LCD、三只24伏溫度變送器、5V-3.3V電平轉(zhuǎn)換模塊、3.3V-5V電平轉(zhuǎn)換模塊、2.9V LED電源模塊、5V電源模塊組成；上述各個(gè)傳感器引線接控制器STM32F107。由以上硬件控制系統(tǒng)通過PID算法實(shí)現(xiàn)溫度在5攝氏度到零下10攝氏度正負(fù)0.5°C的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)速、加水量的20等級(jí)可調(diào)，風(fēng)速、濕度、大氣壓力實(shí)時(shí)可測(cè)(每秒可測(cè))。所述的CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)，包括兩只高速風(fēng)扇、相機(jī)，0.3-1倍光學(xué)放大鏡鏡頭和XYZR微調(diào)平臺(tái)(60mmX 60mm);所述的相機(jī)為CMOS工業(yè)相機(jī)，分辨率2592 X 1944，灰度256，拍照速度6fps ;所述的高速風(fēng)扇功率為12V0.48A ;所述的相機(jī)安裝在XYZR微調(diào)平臺(tái)上；此平臺(tái)可調(diào)范圍0-20mm,精度0.02mm,兩只高速風(fēng)扇在半導(dǎo)體制冷箱體外對(duì)著石英玻璃觀察窗口成45度角左右對(duì)稱安放。所述的PC機(jī)，采用奔騰雙核以上CPU，500GB以上硬盤，2GB內(nèi)存，具有USB2.0以上接口，19英寸以上IXD顯示器。所述的石英玻璃觀測(cè)窗，采用內(nèi)插式長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，石英玻璃插入其中。所述的制冷片選用C1206型。所述的電機(jī)選用42型步進(jìn)電機(jī)。所述水冷機(jī)通過水循環(huán)保證對(duì)箱體制冷片熱端水溫控制在20攝氏度內(nèi)。實(shí)施例1
不同材料結(jié)冰對(duì)比實(shí)驗(yàn)
IcmX Icm未處理過和處理過的材料樣品各一片，并排放于本系統(tǒng)的樣品平臺(tái)上，在材料上各用針頭滴一滴水滴，放入半導(dǎo)體制冷箱體中，實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定為:風(fēng)速lm/s，實(shí)驗(yàn)時(shí)間20分鐘，視頻采集速度20幀/分鐘。其結(jié)果如圖8所示。左邊樣片在零下5.4°C結(jié)冰，壓力110.3kpa，相對(duì)濕度44%RH，3秒鐘完成結(jié)冰；右邊零下8.3°C時(shí)開始結(jié)冰，此時(shí)濕度為51%RH，19秒后完成結(jié)冰過程，其間大氣壓力保持在115kpa。實(shí)施例2` 材料淋水滴結(jié)冰實(shí)驗(yàn)
lcmX2cm材料樣品，實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定為:傾角10度放置于樣品平臺(tái)上，在材料上滴水滴4uL/s，風(fēng)速lm/s，實(shí)驗(yàn)時(shí)間10分鐘，視頻采集速度60幀/分鐘。其結(jié)冰過程如圖9所示。實(shí)驗(yàn)開始滴水時(shí)溫度為零下1°C，相對(duì)濕度86%RH，大氣壓力107Kpa。結(jié)冰過程參數(shù)如表I
表1:結(jié)冰過程參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括水冷機(jī)、半導(dǎo)體制冷箱體、控制器、CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)、PC機(jī)；水冷機(jī)進(jìn)、出水管與半導(dǎo)體制冷箱體的出、進(jìn)水管對(duì)應(yīng)相連，半導(dǎo)體制冷箱體的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、大氣壓力傳感器引線接控制器，控制器通過USB線與PC機(jī)通信，CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)通過USB線與PC機(jī)通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的水冷機(jī)采用工業(yè)級(jí)小型水冷機(jī)，功率1600W，溫度控范圍10-30攝氏度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的半導(dǎo)體制冷箱體為長(zhǎng)方體，其正面由內(nèi)層、隔熱層和外層共三層組成:內(nèi)層上安有兩只LED燈(2)及LED防水罩(1)，貫通三層的石英玻璃觀測(cè)窗；其背面由10層組成，最內(nèi)層為兩只大風(fēng)扇(7)并排放置組成；第二層為第I散熱片(9);第三層為6片制冷片(14)及隔熱和固定用亞格力板及隔熱棉；第四層為兩片并排的第I水冷頭(13)，采用90度彎頭(12)互連用于對(duì)制冷片(14)熱端水冷散熱；第五層為鋁皮(15)固定兩片并排的第I水冷頭(13);第六層為亞格力板；第三到六層間的空隙間填充有隔熱棉；第七層為隔熱棉，第八層為亞格力板，其上安有接線排座連接半導(dǎo)體引線及大、小風(fēng)扇引線，接線排座上引線到對(duì)應(yīng)電源；第九層為控制器安裝層；第十層為背面最外層為亞格力板；箱體頂面為箱蓋由3層組成，最上層是亞格力板，其上中間后部安有水泵(18)并有水管通過中間前部孔洞穿過頂面給樣品加水滴；最上層亞格力板左右安有手把；中間層為隔熱棉，最內(nèi)層為亞格力板；最上和最內(nèi)層亞格力板間通過螺柱連接在一起；箱體底面由8層組成；底面上空間為樣品平臺(tái)(22)，距樣品平臺(tái)下間隔IOmm有鋁皮作底面；再下間隔3mm為第二層安裝有兩只小風(fēng)扇(25);第三層安裝有兩只第2散熱片(26);第四層為兩片制冷片(14)分別安裝距樣品平臺(tái)左右各IOmm處，周圍為亞格力板；第五層為兩只第2水冷頭，通過90度彎頭和水管連接，此兩只第2水冷頭通過水管還與背面水冷管相連并最終通過水管與水冷機(jī)相連；此外通過鋁片及亞格力板與第2散熱片(26)通過螺柱固定制冷片(14)及第2水冷頭(28);空隙處填充滿隔熱棉； 第六層為隔熱棉，第七層為亞格力板，有電機(jī)通過電機(jī)主軸(23)與樣品平臺(tái)相連，控制樣品平臺(tái)正反轉(zhuǎn)和360度旋轉(zhuǎn)；第八層為底面底座由亞格力板組成；左、右面各由三層組成，左面內(nèi)層是亞格力板有風(fēng)速傳感器(31)插孔及風(fēng)速傳感器走線孔，右面內(nèi)層是亞格力板有大氣壓力傳感器(38 )安裝孔及該傳感器直線孔，左、右中間層為隔熱棉，外層為亞格力板；半導(dǎo)體制冷箱體各面的各層均由螺柱相連，半導(dǎo)體制冷箱體同層各面之間采用嵌插式安裝結(jié)構(gòu)并加螺柱鎖定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制器，包括3個(gè)溫度傳感器(17)，I個(gè)濕度傳感器(32)、1個(gè)大氣壓力傳感器(38)、1個(gè)風(fēng)速傳感器(31)、兩只大風(fēng)扇(7)、1個(gè)水滴加注水泵(18)，電機(jī)、一個(gè)12V600W可控電壓電源、兩個(gè)12V10W可控電壓電源，控制器STM32F107、TLC5615、320*240LCD、三只24伏溫度變送器、5V_3.3V電平轉(zhuǎn)換模塊、3.3V-5V電平轉(zhuǎn)換模塊、2.9VLED電源模塊、5V電源模塊組成；上述各個(gè)傳感器引線接控制器STM32F107。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)，包括兩只高速風(fēng)扇、相機(jī)，0.3-1倍光學(xué)放大鏡鏡頭和XYZR微調(diào)平臺(tái)；所述的相機(jī)為CMOS工業(yè)相機(jī)，分辨率2592*1944，灰度256，拍照速度6fps ;所述的高速風(fēng)扇功率為12V0.48A ;所述的相機(jī)安裝在XYZR微調(diào)平臺(tái)上；此平臺(tái)可調(diào)范圍0-20mm,精度0.02mm,兩只高速風(fēng)扇在半導(dǎo)體制冷箱體外對(duì)著石英玻璃觀察窗口成45度角左右對(duì)稱安放。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的PC機(jī)，采用奔騰雙核以上CPU，500GB以上硬盤，2GB內(nèi)存，具有USB2.0以上接口，19英寸以上IXD顯示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的石英玻璃觀測(cè)窗，采用內(nèi)插式長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，石英玻璃插入其中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的制冷片選用C1206型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電機(jī)選 用42型步進(jìn)電機(jī)。
全文摘要
一種基于二級(jí)制冷方式的材料樣品結(jié)冰狀況實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)，包括水冷機(jī)、半導(dǎo)體制冷箱體、控制器、CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)、PC機(jī)；其水冷機(jī)進(jìn)、出水管與半導(dǎo)體制冷箱體的出、進(jìn)水管對(duì)應(yīng)相連，半導(dǎo)體制冷箱體的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、大氣壓力傳感器引線接控制器,控制器通過USB線與PC機(jī)通信，CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)通過USB線與PC機(jī)通信。本系統(tǒng)能達(dá)到對(duì)2L空間溫度2℃到-10℃的精確控制、濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、風(fēng)速0-1m/s20級(jí)可調(diào)可測(cè)、水滴0uL/s-20uL/s10級(jí)可調(diào)、大氣壓實(shí)時(shí)可測(cè)，并通過相機(jī)實(shí)時(shí)獲取相應(yīng)條件下小于2cm×2cm的樣品結(jié)冰及超疏水狀況、結(jié)冰厚度圖并可計(jì)算相應(yīng)結(jié)冰厚度等參數(shù)。
文檔編號(hào)G01M9/00GK103092233SQ20121058808
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者鄧彬偉, 李文, 張開志, 馬學(xué)軍, 黃磊, 阮敏, 周兵 申請(qǐng)人:鄧彬偉, 李文