一种智能变频控温的防火热测试环境箱及温控系统和方法与流程

本发明涉及测试设备，具体涉及一种智能变频控温的防火热测试环境箱及其温控系统和方法。

背景技术：

1、目前随着短视频的流行，5g网络的成熟应用，6g网络时代的即将来临，消费者对所有电子产品的功能需求越来越多，从而电子产品芯片的发热量越来越大，电子产品的体积越做越小巧，面临的体积热密度特别高，根据当前电子产品散热问题急需得到科学的解决。其中热测试是帮助电子产品在研发阶段规避热失控的最直接有效的方法，而具备安全、快捷、准确的测试环境是热测试的技术难点之一。

2、一般来说，电子产品在进行热测试时需要一个温度相对稳定的测试环境，就需要测试环境和外界温度隔热处理。电子产品散发出的热量不受空气流动影响，处于自然散热的状态，测试环境需要严格做到密闭性；另一方面需要预防电子产品在测试过程中发生热失控时的安全问题，比如发生火灾。所以电子产品在热测试过程中会存在很大的安全问题，既要精确的测试温度，又要安全的保障测试过程，成为了所有电子产品热测试过程的一大技术难点，急需创新发明一个高精度、智能控温、安全的测试环境箱。

3、目前的电子产品热测试环境有的直接放置在实验桌面上给电子产品通电测试，有的是制作了一个透明亚克力罩子放置在实验桌面上，避免空气对流对散热的影响，透明亚克力罩5个面用透明亚克力板粘合而成，只留底部没有亚克力板；电子产品放在测试桌面上，把透明亚克力罩盖住电子产品开始测试。

4、现有技术存在如下不足：

5、1、测试环境和外界没有隔热处理，测试环境内的温度失控；

6、2、测试环境温度无法调整；

7、3、测试环境无防火功能，亚克力可燃；

8、4、每次测试工况的变更时需要抬起亚克力罩，内部环境温度被破坏；

9、5、电子产品的热量会经过桌面等固体导热，影响电子产品的温度测试精度；

10、6、电子产品表面温度无法用热成像仪从各个角度测试表面温度。

11、7、电子产品的热测试效率低；

12、8、电子产品的热测试精度低；

13、因此，现有技术存在不足，需要进一步改进。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种智能变频控温的防火热测试环境箱及其温控系统和方法。

2、为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

3、本发明提供一种智能变频控温的防火热测试环境箱，包括：

4、壳体，形成一个测试空间；

5、所述壳体均采用隔热防火的复合材料；

6、所述测试空间（方形空间）的内壁表面设置有气凝胶用于隔热；所述气凝胶的表面还设置有智能加热膜；

7、所述壳体的内壁上均设置有线槽，用于安装热电偶进行测温；

8、所述壳体的左右相对一侧分别设置一个第一窗孔，所述第一窗孔四周均布设置有四个第一盲孔，每个第一盲孔内嵌入一颗强磁铁；

9、所述壳体顶部设置有五个第二窗孔，用于放置红外热成像仪镜头，探测箱内被测产品的表面温度；

10、所述第一窗孔的外侧设置有窗盖；

11、所述窗盖的内侧设置有高弹性膜，高弹性膜通过强粘力胶固定在第一窗孔内壁，并通过固定环和强磁铁压紧。

12、进一步地，所述壳体包括前外壳、后外壳、左外壳、右外壳、顶外壳、底板；

13、所述左外壳和右外壳的第一窗孔的外侧还设置有l型缩口滑轨；

14、所述l型缩口滑轨包括安装在第一窗孔两侧的两个l直角构成；

15、所述l直角一边通过螺栓安装在左、右外壳表面，另一边与外壳表面形成一个间隙尺寸，该间隙尺寸大于窗盖总厚度，从上往下内口尺寸由大变小，用于防止窗盖直接滑落出l型缩口滑轨，使窗盖放置在斜坡缩口上。

16、进一步地，所述热电偶的温度探头，从测试空间（方形空间）内表面的中心位置探出到内部空间5mm长度。

17、进一步地，所述窗盖由圆形面板构成，采用隔热防火的复合材料；

18、所述圆形面板朝向内侧设置有内凸台，内凸台的大小与第一窗孔匹配；

19、所述圆形面板的外侧还通过内六角螺栓安装有把手；

20、所述圆形面板上与第一窗孔四周设置的强磁铁位置对应的位置也安装有强磁铁，通过成对设置的强磁铁吸合。

21、进一步地，所述智能加热膜是聚酰亚胺发热膜，所述聚酰亚胺发热膜自带温度检测器；

22、所述聚酰亚胺发热膜与一温度控制器连接；

23、所述温度控制器上设置有触摸屏显示器，用于输入控制策略的指令和进行各种系统操作。

24、进一步地，所述底板采用隔热耐火绝缘的复合材料，底板上侧设置有“回”字形的方形沉槽，沉槽宽度是前外壳、后外壳、左外壳、右外壳的厚度尺寸；

25、前外壳、后外壳、左外壳、右外壳的厚度尺寸与沉槽采用间隙配合，组成一个相对密闭的测试环境空间；

26、所述底板的上表面设置有阵列圆形盲孔，底板四周无孔位置贴有智能加热膜，底板上方5mm的位置安装有热电偶温度采集探头，用于探测底板上部空气温度。

27、进一步地，所述底板上还设置有四根支撑柱；

28、所述支撑柱为圆柱形，其底部设置有倒角；

29、所述支撑柱的直径与底板上圆形盲孔的直径相同；

30、所述支撑柱通过圆形盲孔安装在底板上；

31、所述支撑柱的顶部设置有直角沉台，用于支撑待测物料（电子产品、测试材料）的四角；

32、根据待测物料（电子产品、测试材料）的不同大小调整支撑柱在底部上的安装位置；

33、所述支撑柱的顶端还设置有电阻加热块，电阻加热块用于对待测物料（电子产品、测试材料）加热，也支撑待测物料的冷却端，待测物料一端固定在电阻加热块的热源端，另一端固定在电阻加热块的冷却端，待测物料一端进行加热一端进行冷却，用于获取待测物料的温度数据，判定待测物料的散热性能的优劣；

34、所述温度控制器用于给待测物料（电子产品）提供测试电源，同时也与热电偶和智能加热膜电连接，读取热电偶采集的温度值和智能加热膜的温度值，设置热电偶的温度值，控制智能加热膜加热功率变频加热，

35、所述温度控制器运行温控策略，把写好的控制策略导入到温度控制器，也把控制器内部实时温度值导出；当热电偶温度超过预设值时，温度控制器切断智能加热膜和待测物料的电源；

36、所述电阻加热块由高导热陶瓷包裹的电阻丝构成，形状呈长方形，左右直流正负极，通过调节电流或者电压控制，电阻丝的发热量，电阻加热块的高导热陶瓷表面绝缘，正负极穿过内空过线支柱连接到温度控制器上的直流正负极接线柱上，起到安全绝缘的作用；所述电阻加热块的发热功率与水冷机组的出水温度关联控制，以达到智能调节被测材料的冷热段端温差值，实现恒温加热，提升加热精度和稳定性。

37、进一步地，所述支撑柱上设置微流道均温器，

38、所述微流道均温器是采用高导热系数的紫铜材料所制作，其结构为方形内空腔，方形空腔内设计铜翅片，使流过铜翅片的低温或者高温液体的热量均匀传导到微流道均温器外表面；

39、所述微流道均温器内腔左右下方留了管道接口，一端为进水口，一端为出水口；所述微流道均温器进入热水时，对被测材料进行加热，进入冷水时，就对被测材料进行降温，为了加大被测材料的温差，放大热测试的温度数据和提升热测试效率；

40、所述进水口连接内空进水支柱，采用隔热塑胶复合圆柱体材料，内部中空为液体流道，内空进水支柱另一端与水冷机组的进水管密封相接；所述内空进水支柱具有固定支撑流道均温器的功能；

41、所述出水口连接内空回水支柱，采用隔热塑胶复合圆柱体材料，内部中空为液体流道，内空回水支柱另一端与水冷机组的回水管密封相接；所述内空回水支柱具有固定支撑流道均温器的功能；

42、所述水冷机组由储液罐、出水口、回水口、变频压缩机、变频水泵、加热ptc、温控功能及外壳组成，所述水冷机组制冷量，使流经微流道均温器的冷却液温度制冷到零下10℃，或将流经微流道均温器的冷却液加热到60℃，且水冷机组出水口的流量实现变频；所述水冷机组根据回水口温度传感器采集的温度来调节变频压缩机的制冷功率和变频水泵的功率，水冷机组控制系统输入端显示器集成在温度控制器的触摸显示器上。

43、本发明还一种智能变频控温的防火热测试环境箱的温控系统，该系统包括：

44、智能加热膜：采用聚酰亚胺发热膜技术，能根据温度控制器的指令进行自动变频加热，并实时反馈温度监测数据，确保箱内温度稳定在设定值；

45、支撑柱：用于固定和支撑待测电子产品，可以根据产品大小调整位置，同时支撑柱也可配合加热或冷却装置，以测试材料的散热性能；

46、温度控制器：负责供电、收集热电偶和智能加热膜的温度数据，根据预设的温控策略自动调整加热膜功率，确保测试环境温度符合需求，并在温度过高时自动切断电源；

47、微流道均温器：采用高导热系数的紫铜材料制作，通过液体介质（冷水或热水）进行精确温度控制，提供更为精细的温度调节手段；

48、内空进水支柱和内空回水支柱：两者都是流体通道的一部分，用于与微流道均温器的进出水口连接，确保液态热交换媒介的循环流动，从而实现对测试环境的高效加热或冷却。

49、本发明还提供一种智能变频控温方法，适用于智能变频控温的防火热测试环境箱，具体包括以下步骤：

50、s1，环境箱结构构建：

51、构建防火热测试环境箱，其外壳由隔热防火复合材料制成，并在内表面复合气凝胶以提高隔热效果；

52、在外壳内表面加工安装热电偶线的槽，并安装温度探头以监测内部环境温度；

53、安装l型缩口滑轨、窗盖，以及高弹性膜，确保测试环境的密封性和温度稳定性；

54、s2，温度感知与调控：

55、在环境箱的内侧关键位置（前、后、左、右、顶、底板）安装智能加热膜，这些加热膜具有温度监测和变频控制功能，通过外置温度控制器进行精确温控；

56、智能加热膜能够接收温度控制器发出的温控指令，并根据指令自动调节加热功率，同时实时反馈温度监测数据至温度控制器；

57、s3，系统初始化与参数设定：

58、根据实际测试需求，设定并记录各个热电偶采集温度t1至t6以及测试环境需求温度t；

59、设置智能加热膜在各外壳表面的初始功率p1至p6；

60、s4，温控策略执行：

61、上电启动温控系统，智能加热膜将实时功率上传至温度控制器，热电偶则实时环境箱内温度；

62、温度控制器根据所有热电偶采集的温度值计算测试环境箱内的平均温度ta和最大总温差∆t，并与设定的测试需求温度t进行比较；

63、s5，温度调整与控制：

64、当测试环境箱内的平均温度ta高于设定值t时，温度控制器将所有智能加热膜的加热功率调至0w，停止加热；

65、当ta等于t且外壳表面温差{t-t1, t-t2, ..., t-t6}均小于等于0.5℃时，认为环境温度已达到测试要求，停止加热；

66、当ta低于t且外壳表面温差超过设定值时，智能加热膜根据预设的温差阈值和变频策略进行加热，调整各自功率至相应的满载百分比（如100%、60%或20%）；

67、s6，辅助温控机制：

68、使用微流道均温器配合内空进水支柱和内空回水支柱，通过引入热水或冷水来辅助控制环境箱内部的温度，增大温差范围或更精确地控制温度。

69、采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

70、1、测试环境箱材料具有很好的隔热效果，可以杜绝内部环境与外环境进行热交换；

71、2、测试环境箱可以实现智能控温，使测试环境内的温度时刻保持一致恒温；

72、3、测试产品需要更换不同的测试工况时可以密封条件下进行操作，不用破坏内部测试环境；

73、4、测试环境箱内部各个方向有高精度温度传感器，精准检测箱内各个位置的温度；

74、5、电子产品测试时可以最小接触面积的放置，减少热量通过接触面传到散热；

75、6、可以灵活调节支撑柱的位置来实现不同大小的电子产品测试需求；

76、7、测试环境箱材料采用耐火材料，杜绝热失控时的火灾蔓延风险；

77、8、提升了电子产品的热测试精度；

78、9、提升了电子产品热测试的效率。

79、10、使整个热测试过程更加智能、安全、高效；

80、11、采用冷热端加大温差的方法提升材料热性能测试效率。