專利名稱：檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)冷散熱技術(shù)，特別是關(guān)于檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著通訊設(shè)備集成度的提高，安裝通訊設(shè)備的機(jī)柜(或機(jī)盒)的功率密度越來(lái)越大。為了保證通訊設(shè)備工作在安全范圍內(nèi)，需要對(duì)通訊設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制散熱，即在通訊設(shè)備中以空氣為冷卻介質(zhì)進(jìn)行對(duì)流換熱。由于通信設(shè)備中通常具有系統(tǒng)阻力(系統(tǒng)阻力包括由摩擦力等引起的沿程壓力損失和由流體的速度和方向變化引起的局部壓力損失等)，因此通信設(shè)備中需要外力驅(qū)動(dòng)進(jìn)行對(duì)流換熱，如現(xiàn)有技術(shù)中常以風(fēng)扇作為外力驅(qū)動(dòng)，可克服系統(tǒng)阻力，保證冷空氣可從需要冷卻處理想掠過(guò)。
通常，現(xiàn)有的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)包括風(fēng)扇和設(shè)于機(jī)殼上的進(jìn)、出風(fēng)口，該風(fēng)扇和風(fēng)口按照一定的方式配置，在機(jī)柜(或機(jī)盒)內(nèi)形成風(fēng)道，從而達(dá)到對(duì)機(jī)柜(或機(jī)盒)內(nèi)的器件散熱的目的。為了防止在散熱過(guò)程中，灰塵進(jìn)入機(jī)柜(或機(jī)盒)內(nèi)，影響機(jī)殼內(nèi)的器件性能，一般在風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口處設(shè)置防塵網(wǎng)，所以風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)、防塵網(wǎng)和風(fēng)口等構(gòu)成的風(fēng)道是否通暢無(wú)阻塞決定了風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
一旦風(fēng)扇損壞或防塵網(wǎng)或風(fēng)口堵塞將導(dǎo)致散熱風(fēng)流量減少?gòu)亩鹜ㄓ嵲O(shè)備故障，如通訊設(shè)備中光模塊致冷電流增加、芯片過(guò)熱、系統(tǒng)死機(jī)等，因此需要對(duì)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)中各個(gè)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速及風(fēng)道的暢通情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
目前的方式是使用帶轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)端子的風(fēng)扇器件，當(dāng)系統(tǒng)中任何一個(gè)風(fēng)扇停轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)控制器使系統(tǒng)中的其它風(fēng)扇運(yùn)行于高速狀態(tài)，同時(shí)上報(bào)告警，提示維護(hù)人員進(jìn)行更換。
對(duì)于風(fēng)道的故障(例如進(jìn)、出風(fēng)口及防塵網(wǎng)堵塞)，目前的方式是通過(guò)在系統(tǒng)中各個(gè)通訊設(shè)備單板設(shè)置溫度檢測(cè)點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)單板的溫度變化情況來(lái)反映風(fēng)道是否暢通，當(dāng)單板溫度超過(guò)檢測(cè)門(mén)限時(shí)，上報(bào)告警提示維護(hù)人員風(fēng)道可能出現(xiàn)堵塞等故障，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的處理。
上述現(xiàn)有的檢測(cè)方案雖然可以檢測(cè)到風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能，但是存在以下的問(wèn)題對(duì)于風(fēng)扇故障的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)性能檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速確定系統(tǒng)散熱性能，但由于風(fēng)扇停轉(zhuǎn)檢測(cè)信號(hào)是突變的，只有在風(fēng)扇停轉(zhuǎn)后才會(huì)輸出。而風(fēng)扇的失效通常是由于軸承磨損，潤(rùn)滑劑干涸或高溫變質(zhì)、灰塵進(jìn)入等導(dǎo)致，具體現(xiàn)象是風(fēng)扇轉(zhuǎn)速逐漸下降。風(fēng)扇停轉(zhuǎn)檢測(cè)不能識(shí)別出這種故障模式。在風(fēng)扇完全停轉(zhuǎn)之前，可能風(fēng)流量已經(jīng)下降到影響系統(tǒng)正常工作的程度；風(fēng)扇停轉(zhuǎn)上報(bào)告警之后，在維護(hù)人員接到告警趕到現(xiàn)場(chǎng)處理這段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)也可能因過(guò)熱而出現(xiàn)故障。
對(duì)于風(fēng)道故障的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)性能檢測(cè)，通過(guò)單板溫度的檢測(cè)確定系統(tǒng)散熱性能，但由于成本的原因，每塊單板只能設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，不能對(duì)單板中每一塊發(fā)熱的芯片都進(jìn)行檢測(cè)。而且單板溫度檢測(cè)實(shí)際上檢測(cè)到的是機(jī)框內(nèi)部單板的空氣或印刷電路板的溫度。單板上的加熱源是各種需要散熱的芯片，檢測(cè)點(diǎn)離加熱源有一定距離，中間的介質(zhì)是熱阻很大的空氣或印刷電路板板材，導(dǎo)致檢測(cè)點(diǎn)溫度與芯片溫度有很大的溫差。因此，當(dāng)風(fēng)扇故障或風(fēng)道故障時(shí)，在單板溫度檢測(cè)值超過(guò)檢測(cè)門(mén)限發(fā)出告警之前，單板芯片溫度可能已經(jīng)超過(guò)正常工作范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能定量、及時(shí)檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置及方法，以在各種原因如風(fēng)扇老化或風(fēng)口、防塵網(wǎng)堵塞等導(dǎo)致風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能劣化到影響系統(tǒng)正常工作程度之前，檢測(cè)出風(fēng)扇故障、防塵網(wǎng)堵塞、出風(fēng)口及入風(fēng)口堵塞等故障模式，發(fā)出告警，提示維護(hù)人員清理防塵網(wǎng)、風(fēng)口或更換失效風(fēng)扇。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，包括設(shè)置于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中通過(guò)施加能量控制改變其溫度的標(biāo)本；對(duì)所述標(biāo)本施加能量控制其溫度改變的能量施加單元；檢測(cè)所述標(biāo)本溫度的第一溫度傳感器；檢測(cè)所述標(biāo)本外部溫度的第二溫度傳感器；溫差控制單元，用于根據(jù)第一溫度傳感器檢測(cè)的標(biāo)本溫度和第二溫度傳感器檢測(cè)的標(biāo)本外部溫度，控制能量施加單元施加于標(biāo)本的功率，使標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差保持恒定；功率檢測(cè)轉(zhuǎn)換單元，用于檢測(cè)所述控制單元控制的能量施加單元施加于標(biāo)本的功率，轉(zhuǎn)換輸出該功率對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；性能確定單元，用于確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
可選地，所述標(biāo)本為加熱器。
可選地，所述加熱器可采用裝有散熱器的加熱電阻或二極管PN結(jié)、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管。
可選地，所述標(biāo)本為制冷器。
可選地，所述第一、第二溫度傳感器采用熱敏電阻、熱電偶、PN結(jié)或溫度檢測(cè)芯片。
相應(yīng)的，本發(fā)明的一種檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，包括
設(shè)置于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中通過(guò)施加能量控制改變其溫度的標(biāo)本；對(duì)所述標(biāo)本施加能量控制其溫度改變的能量施加單元；檢測(cè)所述標(biāo)本溫度的第一溫度傳感器；檢測(cè)所述標(biāo)本外部溫度的第二溫度傳感器；功率控制單元，用于控制能量施加單元施加恒定功率于標(biāo)本；溫差檢測(cè)轉(zhuǎn)換單元，用于檢測(cè)所述第一溫度傳感器檢測(cè)的標(biāo)本溫度以及第二溫度傳感器檢測(cè)的標(biāo)本外部溫度，得到標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差，轉(zhuǎn)換輸出該溫差對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；性能確定單元，用于確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
可選地，所述標(biāo)本為加熱器。
可選地，所述加熱器采用裝有散熱器的加熱電阻或二極管PN結(jié)、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管。
可選地，所述標(biāo)本為制冷器。
可選地，所述第一、第二溫度傳感器采用熱敏電阻、熱電偶、PN結(jié)或溫度檢測(cè)芯片。
相應(yīng)的，本發(fā)明的一種檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的方法，包括于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中設(shè)置通過(guò)施加能量控制可改變其溫度的標(biāo)本；控制施加于標(biāo)本的功率，使標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差保持恒定；檢測(cè)溫差恒定時(shí)施加于標(biāo)本的功率并將該功率轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
可選地，所述標(biāo)本為加熱器或制冷器。
可選地，所述加熱器可采用裝有散熱器的加熱電阻或二極管PN結(jié)、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管。
相應(yīng)的，本發(fā)明的一種檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的方法，包括于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中設(shè)置通過(guò)施加能量控制可改變其溫度的標(biāo)本；控制施加于標(biāo)本的功率保持恒定；檢測(cè)施加于標(biāo)本的功率恒定時(shí)標(biāo)本溫度以及標(biāo)本外部溫度，得到標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差，轉(zhuǎn)換輸出該溫度對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
可選地，所述標(biāo)本為加熱器或制冷器。
可選地，所述加熱器可采用裝有散熱器的加熱電阻或二極管PN結(jié)、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明在風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的風(fēng)道內(nèi)設(shè)置標(biāo)本，通過(guò)控制標(biāo)本溫度與標(biāo)本外部溫度的溫差恒定測(cè)量施加于標(biāo)本的功率或控制施加于標(biāo)本的功率恒定測(cè)量標(biāo)本溫度與標(biāo)本外部溫度的溫差來(lái)確定該功率或該溫差對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻，進(jìn)而可根據(jù)測(cè)量的對(duì)流熱阻判斷風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的性能。測(cè)量裝置和方法簡(jiǎn)單，靈敏度高、成本低，可及時(shí)檢測(cè)到風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱情況，能夠在散熱性能漸進(jìn)性劣化到影響系統(tǒng)正常工作程度之前發(fā)出告警，提高通訊設(shè)備的可維護(hù)性。


圖1是本發(fā)明風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能檢測(cè)裝置在系統(tǒng)的位置示意圖；圖2是是本發(fā)明按照第一種方式的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能檢測(cè)裝置第一實(shí)施例的組成示意圖；圖3是圖2所示風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能檢測(cè)裝置第一實(shí)施例的電路實(shí)現(xiàn)示意圖；圖4是PWM鎖存器輸出信號(hào)的合成示意圖；圖5是圖3中實(shí)現(xiàn)功率檢測(cè)模塊的巴特沃茲二階有源低通濾波器電路組成示意圖；圖6是本發(fā)明按照第二種方式的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能檢測(cè)裝置第二實(shí)施例的組成示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面首先說(shuō)明本發(fā)明中涉及的名詞含義熱阻是指熱量在熱流路徑上遇到的阻力，反映介質(zhì)或介質(zhì)間的傳熱能力的大小，表明了1W熱量所引起的溫升大小，單位為℃/W或K/W，可分為傳導(dǎo)熱阻、對(duì)流熱阻、輻射熱阻。對(duì)于強(qiáng)制風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，起主要作用的是對(duì)流熱阻。
結(jié)溫(Junction Remperature)泛指有源區(qū)溫度。有源區(qū)可以是結(jié)型器件封裝內(nèi)部的PN結(jié)區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管的溝道區(qū)，或肖特基器件的接觸勢(shì)壘區(qū)等。
環(huán)境溫度(Environment Temperature)對(duì)于機(jī)柜系統(tǒng)，外部環(huán)境或者進(jìn)風(fēng)口的溫度為環(huán)境溫度；對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部單板的器件，器件周遍穩(wěn)定的環(huán)境溫度為周遍溫度(Ambient Temperature)指來(lái)流冷卻氣體的溫度，一般小于系統(tǒng)出風(fēng)口的溫度，本發(fā)明中所述環(huán)境溫度為標(biāo)本外部溫度。
根據(jù)熱能原理，風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能可以用熱阻θJA來(lái)表示，具體的，任意芯片的結(jié)溫TJ可按式(1.1)表示TJ＝P×θJA+ΔT micro_ambient+T ambient(1.1)
其中P為器件熱耗，θJA為結(jié)到器件周邊空氣的熱阻，T ambient為環(huán)境溫度，ΔTmicro_ambient為器件周邊空氣相對(duì)于環(huán)境溫度的溫升。熱設(shè)計(jì)要保證當(dāng)Tambient＝環(huán)境溫度規(guī)格上限Tup_limit時(shí)，結(jié)溫TJ滿足溫度指標(biāo)要求。
在風(fēng)冷散熱系統(tǒng)中，風(fēng)扇失效或風(fēng)道堵塞的結(jié)果是引起兩個(gè)關(guān)鍵的熱設(shè)計(jì)參數(shù)θJA和ΔT micro_ambient值的增加，從而導(dǎo)致通訊設(shè)備器件溫度升高。在熱源熱耗P(W)不變的前提下熱源與熱沉之間的溫差Δt(℃)與熱阻θ(℃/W)成正比，即θ降低→Δt減小→熱源溫度降低。
基于上述原理，在風(fēng)冷散熱系統(tǒng)中，通過(guò)測(cè)量對(duì)流熱阻θ，就可以定量地反映系統(tǒng)散熱性能，當(dāng)對(duì)流熱阻θ的值超過(guò)預(yù)設(shè)的門(mén)限值時(shí)，系統(tǒng)散熱性能達(dá)到了應(yīng)該提示維修人員維修、處理該風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的性能劣化情況，下面詳細(xì)說(shuō)明。
參考圖1，該圖是本發(fā)明風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能檢測(cè)裝置在系統(tǒng)的位置示意圖。
本發(fā)明中在風(fēng)冷散熱系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置一個(gè)散熱性能檢測(cè)裝置，該散熱性能檢測(cè)裝置實(shí)物形態(tài)是系統(tǒng)內(nèi)部單板上的一個(gè)模塊，在系統(tǒng)風(fēng)道中順著氣流方向放置，為提高對(duì)風(fēng)流量的敏感度，應(yīng)盡量放置在無(wú)摭擋的地方。
根據(jù)上述熱阻的定義θ＝Δt/P，通過(guò)對(duì)溫差Δt和功率P的計(jì)算，可以得出對(duì)流熱阻θ，進(jìn)而根據(jù)熱阻θ可確定系統(tǒng)散熱性能，具體實(shí)現(xiàn)可采用兩種方式。
按照第一種方式，通過(guò)控制溫差恒定，檢測(cè)功率確定對(duì)流熱阻，進(jìn)而確定散熱性能，具體可按照如下流程進(jìn)行散熱性能檢測(cè)首先，于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中設(shè)置通過(guò)施加能量控制可改變其溫度的標(biāo)本；其次，控制施加于標(biāo)本的功率，使標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差保持恒定；再次，檢測(cè)溫差恒定時(shí)施加于標(biāo)本的功率并將該功率轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；最后，確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
按照第二種方式，通過(guò)控制對(duì)標(biāo)本施加恒定功率，檢測(cè)標(biāo)本與標(biāo)本外部的溫差確定對(duì)流熱阻，進(jìn)而確定散熱性能，具體可按照如下流程進(jìn)行散熱性能檢測(cè)首先，于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中設(shè)置通過(guò)施加能量控制可改變其溫度的標(biāo)本；其次，控制施加于標(biāo)本的功率保持恒定；再次，檢測(cè)施加于標(biāo)本的功率恒定時(shí)標(biāo)本溫度以及標(biāo)本外部溫度，得到標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差，轉(zhuǎn)換輸出該溫度對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；最后，根據(jù)所述獲取的對(duì)流熱阻，確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
參考圖2，該圖是本發(fā)明按照第一種方式的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能檢測(cè)裝置第一實(shí)施例的組成示意圖。
本實(shí)施例原理在于控制標(biāo)本加熱功率P使溫升Δt保持恒定，用檢測(cè)器檢測(cè)加熱功率P就可以得知對(duì)流熱阻θ，進(jìn)而根據(jù)對(duì)流熱阻θ確定系統(tǒng)散熱性能，由于以溫差為控制對(duì)象，不受環(huán)境溫度變化的影響，抗干擾性強(qiáng)，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，所述散熱性能檢測(cè)裝置主要包括設(shè)置于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中通過(guò)施加能量控制改變其溫度的標(biāo)本11，本發(fā)明中所述標(biāo)本可以是加熱器，例如采用裝有散熱器的加熱電阻或?yàn)槎O管PN結(jié)、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)，所述標(biāo)本也可以是制冷器，這里不再贅述。
對(duì)所述標(biāo)本施加能量控制其溫度改變的能量施加單元12；檢測(cè)所述標(biāo)本溫度的第一溫度傳感器13；檢測(cè)所述標(biāo)本外部溫度的第二溫度傳感器14；本發(fā)明中所述第一溫度傳感器13和第二溫度傳感器14均可采用熱敏電阻、熱電偶、PN結(jié)或溫度檢測(cè)芯片。
溫差控制單元15，用于根據(jù)第一溫度傳感器13檢測(cè)的標(biāo)本溫度和第二溫度傳感器14檢測(cè)的標(biāo)本外部溫度，控制能量施加單元12施加于標(biāo)本11的功率，使標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差保持恒定；功率檢測(cè)轉(zhuǎn)換單元16，用于檢測(cè)所述溫差控制單元15控制的能量施加單元12施加于標(biāo)本的功率，轉(zhuǎn)換輸出該功率對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；性能確定單元17，用于確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能，例如本發(fā)明中可預(yù)置對(duì)流熱阻的門(mén)限域值，在功率檢測(cè)轉(zhuǎn)換單元檢測(cè)輸出對(duì)流熱阻后，與所述門(mén)限域值進(jìn)行比較后可輸出狀態(tài)信號(hào)(正?；蚋婢?。
下面以一個(gè)具體的電路實(shí)現(xiàn)例子進(jìn)行說(shuō)明。
參考圖3，該圖是圖2所示風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能檢測(cè)裝置第一實(shí)施例的電路實(shí)現(xiàn)示意圖。
本具體實(shí)現(xiàn)電路中，標(biāo)本采用加熱器，用時(shí)鐘源OSC激勵(lì)脈沖寬度調(diào)制(PWM)鎖存器的S端產(chǎn)生具有恒定周期T的PWM波形?？刂芇WM鎖存器的R端可以調(diào)節(jié)PWM波的點(diǎn)空比D(導(dǎo)通時(shí)間與周期的比值)。基準(zhǔn)電壓模塊產(chǎn)生的恒定的電壓加在由熱敏電阻T0、T1組成的溫差檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)上，當(dāng)溫差T1-T0等于設(shè)定值C時(shí)，比較器COMP兩個(gè)輸入端電壓將相等，輸出為1，將PWM鎖存器復(fù)位，加熱開(kāi)關(guān)T斷開(kāi)，停止加熱。如果溫差T1-T0與設(shè)定值C有差值ΔC時(shí)，經(jīng)過(guò)熱敏電阻T0、T1組成的溫差檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，COMP兩個(gè)輸入端將出現(xiàn)誤差電壓ΔV，PID控制模塊COMP兩個(gè)輸入端電壓不相等，輸出為0，PWM鎖存器置位，可以控制加熱開(kāi)關(guān)T的占空比D。恒流源產(chǎn)生的恒定電流I經(jīng)過(guò)加熱開(kāi)關(guān)T調(diào)制作用于加熱電阻上。由于PWM周期為T(mén)、加熱電流I、加熱電阻R均為恒定值，測(cè)量加熱開(kāi)關(guān)的占空比D就可以得到加熱功率P＝T×D×I×R(1.2)上述電路中通過(guò)溫度閉環(huán)自動(dòng)控制使T1與T0的溫差ΔT保持在恒定值C。根據(jù)公式ΔT＝P×θ，測(cè)量占空比D即可得出對(duì)流熱阻θ，即占空比D反映了風(fēng)冷系統(tǒng)散熱性能劣化的程度。
參考圖4，本實(shí)施例中PWM鎖存器輸出的是周期和幅值固定、占空比可變的脈寬調(diào)制信號(hào)，由直流分量和均值為0V的方波分量疊加而成，由傅立葉變換原理可知，該信號(hào)包含直流分量和頻率為基頻整數(shù)倍的諧波分量，可采用低通濾波器濾掉高頻分量，保留與占空比成正比的直流分量，從而實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。
另外，功率檢測(cè)模塊的作用是將能體現(xiàn)加熱功率的PWM信號(hào)的占空比D變換為直流電壓信號(hào)V，用電壓比較器比較此電壓，超過(guò)門(mén)限時(shí)輸出散熱性能劣化的告警信號(hào)，上報(bào)系統(tǒng)，參考圖5，所述功率檢測(cè)模塊可由巴特沃茲二階有源低通濾波器電路組成。
需要說(shuō)明的，上述電路中可使用閉環(huán)PID控制，具有誤差信號(hào)放大功能，靈敏度高，另外由于輸出信號(hào)為脈沖寬度信號(hào)，容易用光耦隔離，方便進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，經(jīng)過(guò)PWM/V變換后輸出模擬電壓信號(hào)，可以簡(jiǎn)單地用電壓比較器處理，方便輸出告警信號(hào)。
參考圖6，該圖是本發(fā)明按照第二種方式的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能檢測(cè)裝置第二實(shí)施例的組成示意圖。
本實(shí)施例原理在于采用控制對(duì)標(biāo)本輸出恒定的功率，檢測(cè)標(biāo)本內(nèi)溫度和標(biāo)本外溫度信號(hào)差值Δt，輸出該溫差對(duì)應(yīng)表征的對(duì)流熱阻，進(jìn)而根據(jù)該熱阻獲取對(duì)應(yīng)的散熱性能。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本實(shí)施例中所述散熱性能檢測(cè)裝置同樣包括設(shè)置于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中通過(guò)施加能量控制改變其溫度的標(biāo)本11；對(duì)所述標(biāo)本施加能量控制其溫度改變的能量施加單元12；檢測(cè)所述標(biāo)本溫度的第一溫度傳感器13；檢測(cè)所述標(biāo)本外部溫度的第二溫度傳感器14；另外，與第一實(shí)施例不同的，本實(shí)施例中所述散熱性能檢測(cè)裝置還包括功率控制單元18，用于控制能量施加單元12施加恒定功率于標(biāo)本的功率；溫差檢測(cè)轉(zhuǎn)換單元19，用于檢測(cè)所述第一溫度傳感器13檢測(cè)的標(biāo)本溫度以及第二溫度傳感器14檢測(cè)的標(biāo)本外部溫度，得到標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差，轉(zhuǎn)換輸出該溫差對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；以及與第一實(shí)施例相同的性能確定單元17，用于確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能，上述各個(gè)功能單元具體實(shí)現(xiàn)可參考前述說(shuō)明，這里不再贅述。
綜上，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)算法簡(jiǎn)單，無(wú)須復(fù)雜計(jì)算，可用模擬電路設(shè)計(jì)，體積小，成本低，可靠性高，在風(fēng)扇故障、防塵網(wǎng)堵塞、出風(fēng)口及入風(fēng)口堵塞等故障模式時(shí)均可可定量檢測(cè)風(fēng)冷系統(tǒng)散熱性能劣化程度，能夠在散熱性能漸進(jìn)性劣化到影響系統(tǒng)正常工作程度之前發(fā)出告警，可以提高通訊設(shè)備的可維護(hù)性。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于，包括設(shè)置于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中通過(guò)施加能量控制改變其溫度的標(biāo)本；對(duì)所述標(biāo)本施加能量控制其溫度改變的能量施加單元；檢測(cè)所述標(biāo)本溫度的第一溫度傳感器；檢測(cè)所述標(biāo)本外部溫度的第二溫度傳感器；溫差控制單元，用于根據(jù)第一溫度傳感器檢測(cè)的標(biāo)本溫度和第二溫度傳感器檢測(cè)的標(biāo)本外部溫度，控制能量施加單元施加于標(biāo)本的功率，使標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差保持恒定；功率檢測(cè)轉(zhuǎn)換單元，用于檢測(cè)溫差恒定時(shí)所述溫差控制單元控制的能量施加單元施加于標(biāo)本的功率，轉(zhuǎn)換輸出該功率對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；性能確定單元，用于確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于，所述標(biāo)本為加熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于，所述加熱器采用裝有散熱器的加熱電阻、三極管或場(chǎng)效應(yīng)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于，所述標(biāo)本為制冷器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于，所述第一、第二溫度傳感器采用熱敏電阻、熱電偶、PN結(jié)或溫度檢測(cè)芯片。
6.一種檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于，包括設(shè)置于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中通過(guò)施加能量控制改變其溫度的標(biāo)本；對(duì)所述標(biāo)本施加能量控制其溫度改變的能量施加單元；檢測(cè)所述標(biāo)本溫度的第一溫度傳感器；檢測(cè)所述標(biāo)本外部溫度的第二溫度傳感器；功率控制單元，用于控制能量施加單元施加恒定功率于標(biāo)本；溫差檢測(cè)轉(zhuǎn)換單元，用于檢測(cè)所述第一溫度傳感器檢測(cè)的標(biāo)本溫度以及第二溫度傳感器檢測(cè)的標(biāo)本外部溫度，得到標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差，轉(zhuǎn)換輸出該溫差對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；性能確定單元，用于確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于，所述標(biāo)本為加熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于所述加熱器采用裝有散熱器的加熱電阻、三極管或場(chǎng)效應(yīng)管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于，所述標(biāo)本為制冷器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置，其特征在于，所述第一、第二溫度傳感器采用熱敏電阻、熱電偶、PN結(jié)或溫度檢測(cè)芯片。
11.一種檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的方法，其特征在于，包括于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中設(shè)置通過(guò)施加能量控制可改變其溫度的標(biāo)本；控制施加于標(biāo)本的功率，使標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差保持恒定；檢測(cè)溫差恒定時(shí)施加于標(biāo)本的功率并將該功率轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的方法，其特征在于，所述標(biāo)本為加熱器或制冷器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的方法，其特征在于，所述加熱器采用裝有散熱器的加熱電阻、三極管或場(chǎng)效應(yīng)管。
14.一種檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的方法，其特征在于，包括于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)風(fēng)道中設(shè)置通過(guò)施加能量控制可改變其溫度的標(biāo)本；控制施加于標(biāo)本的功率保持恒定；檢測(cè)施加于標(biāo)本的功率恒定時(shí)標(biāo)本溫度以及標(biāo)本外部溫度，得到標(biāo)本溫度和標(biāo)本外部溫度之前的溫差，轉(zhuǎn)換輸出該溫度對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻；確定所述對(duì)流熱阻對(duì)應(yīng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱性能。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的方法，其特征在于，所述標(biāo)本為加熱器或制冷器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的方法，其特征在于，所述加熱器采用裝有散熱器的加熱電阻、三極管或場(chǎng)效應(yīng)管。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種檢測(cè)風(fēng)冷散熱系統(tǒng)散熱性能的裝置及方法，通過(guò)在風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的風(fēng)道內(nèi)設(shè)置標(biāo)本，通過(guò)控制標(biāo)本溫度與標(biāo)本外部溫度的溫差恒定測(cè)量施加于標(biāo)本的功率或控制施加于標(biāo)本的功率恒定測(cè)量標(biāo)本溫度與標(biāo)本外部溫度的溫差來(lái)確定該功率或該溫差對(duì)應(yīng)表征的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的對(duì)流熱阻，進(jìn)而可根據(jù)測(cè)量的對(duì)流熱阻判斷風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的性能。測(cè)量裝置和方法簡(jiǎn)單，靈敏度高、成本低，可及時(shí)檢測(cè)到風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的散熱情況，能夠在散熱性能漸進(jìn)性劣化到影響系統(tǒng)正常工作程度之前發(fā)出告警，提高通訊設(shè)備的可維護(hù)性。
文檔編號(hào)G01N25/18GK1979145SQ20051010216
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者蘇惠民 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司