基于DSP的高精度线性斯特林制冷机控制系统

介绍了一种高效、高精度、高功率密度线性斯特林制冷机控制系统的设计。对斯特林制冷机控制系统的组成及工作原理、控制系统的硬件结构和软件流程以及通过双边单极性控制获得标准正弦波驱动电压的方法进行了详细阐述。驱动控制器基于TI公司的TMS320F28XX系列DSP,采用积分分离型PID控制算法进行制冷温度的闭环控制。试验结果表明,该系统的转换效率及温控精度均达到了较高的水平,其中转换效率高达90%以上,温控稳定性高达0.15 mV@10 min。     

基于DSP的高功率TEACO_2激光器控制系统的高精度数据采集

针对基于DSP的高功率TEA CO2激光器控制系统直接利用DSP F2812内置A/D转换器(ADC)进行模拟量采样时存在转换误差较大,且模拟量易受电磁干扰等问题,从硬件和软件两个角度提出了校正DSP2812内置ADC的方法。硬件上采用硬件模拟滤波和隔离等手段对输入的模拟量进行处理;软件校正则通过将两路给定的参考电压值送入DSPF2812内置A/D转换器的两个转换通道,计算出ADC的偏置误差和增益误差,以此误差对其它通道A/D转换器进行校正。最后,实验分析了参考电压和A/D采样时钟频率对A/D转换精度的影响。结果表明,提出的方法能有效地提高A/D转换器的精度,A/D转换误差达到±3 LSB,特别是在对腔压值精度要求很高的0～12 000 Pa区段,A/D转换精度达±1 LSB,可以保证TEA CO2激光器的可靠运行。     

基于DSP的高功率TEACO2激光器控制系统的高精度数据采集

针对基于DSP的高功率TEA CO2激光器控制系统直接利用DSP F2812内置A/D转换器（ADC）进行模拟量采样时存在转换误差较大,且模拟量易受电磁干扰等问题,从硬件和软件两个角度提出了校正DSP2812内置ADC的方法。硬件上采用硬件模拟滤波和隔离等手段对输入的模拟量进行处理;软件校正则通过将两路给定的参考电压值送入DSPF2812内置A/D转换器的两个转换通道,计算出ADC的偏置误差和增益误差,以此误差对其它通道A/D转换器进行校正。最后,实验分析了参考电压和A/D采样时钟频率对A/D转换精度的影响。结果表明,提出的方法能有效地提高A/D转换器的精度,A/D转换误差达到±3 LSB,特别是在对腔压值精度要求很高的0～12 000 Pa区段,A/D转换精度达±1 LSB,可以保证TEA CO2激光器的可靠运行。     

高温超导滤波器用斯特林制冷机温度控制算法设计

在深空通信领域,利用高温超导滤波技术,可大幅提高接收机的灵敏度、信噪比和抗干扰能力。由于高温超导滤波器工作温度较低,需要斯特林制冷机进行制冷。斯特林制冷机温度的稳定性将直接影响高温超导滤波器的性能,文章对高温超导滤波器用斯特林制冷机温度控制算法进行了分析和设计,并给出了基于高温超导滤波器试验装置的温度控制曲线。     

数控高精度PWM调制特种电源

介绍了两种斯特林制冷机数控驱动源,分析了单极性驱动方式与双极性驱动方式对红外探测芯片产生的干扰情况,并根据与系统的联试比较了两种数控驱动源的优缺点.说明了数字滤波技术、PID控制算法及V/F转换电路在提高温控精度和减少电源对探测芯片干扰中的优势.     

旋转式斯特林制冷机热仿真分析与优化

旋转式斯特林制冷机在工作时会放热,主要包括压缩放热、驱动元器件放热和电机定子放热,放热引起的温升会影响制冷机和红外系统的性能。本文利用Ansys有限元软件对旋转式斯特林制冷机进行瞬态热仿真分析,得到制冷机各零件的温度分布。模拟结果表明,在对流换热系数为3 W/(m~2·℃)条件下,制冷机表面电机外壳温度最高,最高温度为外壳中心(36.85℃),沿压缩端、冷指端两个方向,温度逐渐降低。实验与仿真结果基本一致,证明了模拟方法的有效性。忽略对流换热,对制冷机进行散热仿真优化后,有效抑制了制冷机温升,制冷机整体温度降低约4℃。     

斯特林制冷机测试系统设计

介绍了一种斯特林制冷机测试系统的设计。该测试系统可检测制冷机系统各参数,包括斯特林制冷机驱动控制器输入电压、电流,制冷机冷头温度、输出电压、电流、频率等,对制冷机系统的工作状态进行分析和判断,并将所测试的结果以数字和图表方式实时显示。当制冷机系统出现故障时及时判断并显示故障类别,同时可以通过触摸显示屏设置制冷机系统各工作参数。     

机械制冷机温控的系统仿真与分析

对机械制冷机温度控制系统分别从驱动控制电路、制冷机压缩机、制冷机冷指及冷平台杜瓦组件的特性进行了研究,揭示输入电压与输出温度之间的传递函数的物理特性关系。基于Simplorer软件搭建机械制冷机的系统级温控仿真平台,通过该平台可实时反映控制系统中不同物理量的变化情况,并将仿真结果与实验结果进行对比,验证了该仿真模型的可行性。通过该仿真平台,分析了热负载变化、环境温度变化和测温信号噪声对机械制冷机温控系统的影响。     

一种基于弹性膜片的脉管制冷机

本文将介绍一种基于弹性膜片的斯特林脉管制冷机.该系统采用传统的油润滑活塞式压缩机作为驱动,用一种弹性膜片阻止润滑油进入制冷机,同时保证压缩机产生的压力波顺利传入制冷机.该系统在脉管制冷机入口和双向进气阀之间安装有另一弹性膜片,切断了脉管制冷机内引发直流的回路,彻底消除了直流流动.该制冷机系统在25 Hz,2.1MPa压力下获得了29.8 K的最低制冷温度.     

带预冷的4K斯特林型脉管制冷机设计

本文提出了采用两级G-M型脉管制冷机预冷一台单级斯特林型脉管制冷机来研究液氦温区斯特林型脉管制冷机性能的实验方案.基于回热器数值模拟软件REGEN3.3,重点研究了液氦温区回热器长度、回热器填料、气体工质对回热器效率的影响.采用低温惯性管作为斯特林型脉管制冷机调相装置,在小声功系统中实现了理想相位关系的调节,有效提高小型斯特林型脉管制冷机的效率.     

斯特林制冷机振动数学模型的Laplace变换及仿真

通过对斯特林制冷机振动系统的研究,建立了系统的振动方程并进行了相应的Laplace变换,结合斯特林制冷机实际的工作状况,给出了振动系统在不同阻尼比条件下的仿真结果,该结论对今后斯特林制冷机的设计有一定的指导意义。     

自由活塞型斯特林制冷机热力学参数的无量纲分析

自由活塞斯特林制冷机由于其结构紧凑、制冷效率高、可靠性好而不断受到重视。自由活塞斯特林制冷机的热力学参数对整机制冷性能具有决定性影响。基于等温模型,对自由活塞斯特林制冷机进行了无量纲分析,通过引入无量纲制冷量,详细研究了死容积比、扫气容积比、温度比、位移相位角对整机热力性能的影响。其研究结果为不同温区的自由活塞斯特林制冷机热力参数设计提供了参考意见。     

基于气体轴承斯特林制冷机的低温冰箱

基于斯特林制冷机的低温冰箱具有体积小、重量轻、便于携带运输的优点,同时可以实现+4~-80℃宽温区冷冻冷藏功能。为了提高降温速率,提升冰箱寿命,通过箱体绝热设计、制冷机冷量传输设计及箱内温度均匀性仿真分析等,设计并制作了一台基于2台气体轴承斯特林制冷机对置式布置的低温冰箱样机,搭建测试系统对其性能进行了初步测试。基于气体轴承斯特林制冷机的低温冰箱冷冻腔容积为27L,在不放置样品的情况下,冷冻腔能够在5h内降温至-80℃。     

新型热驱动斯特林冷电联产系统数值模拟研究

为解决现有热驱动斯特林冷电联产系统存在的系统性能对直线电机参数敏感性高、匹配难度大的问题,创新性地提出一种热驱动斯特林冷电联产装置,即采用声学谐振管和旁接直线电机实现自由活塞斯特林发动机和自由活塞斯特林制冷机之间的阻抗匹配、声功分配和传递。基于热声理论和商业计算软件Sage对系统进行理论分析和数值模拟,考察了发动机加热温度、制冷机制冷温度和平均压力等对系统性能的影响规律。计算结果表明：在平均压力5 MPa,加热温度833 K时,该热驱动斯特林冷电联产系统在制冷温度110 K下,能获得1000 W制冷量和800W电功,整机效率达29.4%。发动机、制冷机和直线电机能实现较好的功率匹配,电机输出电功的变化对系统热效率影响较小。     

60K斯特林制冷机回热器结构优化和试验研究

回热器作为回热式低温制冷机的核心部件,其效率的提升对低温制冷机具有重要意义。对研制的60K斯特林制冷机回热器进行优化设计和试验研究,获得了最佳回热器填料。通过对回热器冷端换热器结构的优化,讨论了其空隙率及局部损失对整机性能的影响,得到了冷端换热器的最佳空隙率,有效提高了制冷机的制冷量及其温度稳定性。在制冷机质量小于2.0kg以下,获得了1.8W/60K@23℃制冷性能。     

基于LabVIEW的自由活塞式斯特林制冷机性能测试系统开发

制冷机的自动性能测试、实验处理系统可大幅降低工作量,并保证测试的准确性。针对中国电子科技集团公司第十六研究所新研制开发的自由活塞式斯特林制冷机,开发了一种新的基于虚拟仪器的性能测试系统,该系统通过硬件和软件相结合,自动采集制冷机性能测试中的相关参数,并实现数据的实时显示、存储和图形化显示等功能。该测试系统测试制冷机性能以判定是否满足使用要求。该系统的开发应用将极大方便的提高测试的工作效率,加速合格制冷机的筛选工作。     

SFZ1750型斯特林制冷机产品性能稳定性分析

本文介绍了斯特林制冷机产品性能测试方法,通过三个批次生产的SFZ1750型斯特林制冷机产品抽样检测,根据产品性能检测结果与分析,论述了该产品性能一致性和稳定性较好,能够满足其使用要求。     

旋转集成式斯特林制冷机动态环境适应性分析与验证

文中分析了旋转集成式斯特林制冷机在动态环境下存在的主要失效模式和机理,提出了提高动态环境适应性的相应改进措施,并在0.7W/80K制冷机上进行了试验验证,使该类型制冷机动态环境适应性很好地满足了制导组件的要求。文中的研究方法及实验结果对其它类型斯特林制冷机的动态环境适应性研究具有一定的参考意义。     

4K温区高频回热器级联温度研究

4K温区斯特林型脉管制冷机各级回热器的级联温度不仅决定最末级回热器的效率和性能,同时影响前几级回热器为最末级回热器提供的预冷量。本文基于一台采用两级G-M型脉管制冷机预冷的单级斯特林型脉管制冷机,开展了4 K温区斯特林型脉管制冷机回热器各级温位布置方式对4 K斯特林型脉管制冷机制冷性能以及第一级和第二级预冷量影响的理论及实验研究,为液氦温区完全斯特林型脉管制冷机的设计提供了重要的参考依据.     

气体轴承斯特林制冷机研究进展

气体轴承斯特林制冷机是相同制冷量下体积最小、重量最轻、效率最高和可靠性最高的制冷机。为了满足高温超导器件等电子器件对斯特林制冷机需求,开展了10W@77K气体轴承斯特林制冷机的性能和环境适应性研究。在此基础上,设计制作了-100~-20℃温区、5W@77K和15W@77K气体轴承斯特林制冷机样机并进行了测试。10W@77K制冷机在输入功率为166.1W时达到10.55W@77K(热端温度30℃),制冷系数达到6.35%,通过了高低温贮存、高低温冲击、高低温工作以及机械振动、机械冲击等环境适应性实验。-100~-20℃温区制冷机在150W输入功率下获得38W@-80℃的制冷量,制冷系数为25.3%。15W@77K制冷机在输入功率为260W时获得了15.6W@77K的制冷量(热端温度35℃),制冷系数为6%。5W@77K制冷机在输入功率为90W时获得了5.1W@77K的制冷量(热端温度35℃),制冷系数为5.67%。该系列气体轴承斯特林制冷机的良好性能和环境适应性使得其可广泛应用于超导接收前端、斯特林低温冰箱和小型液氮系统等场合。