液氮温区25 W高频轻量化脉冲管制冷机调相实验研究

在轻量化的前提下实现大冷量制冷是脉冲管制冷技术发展的一个重要趋势。研制了一台整机质量仅5.7 kg的液氮温区同轴型高频脉冲管制冷机,介绍了其主要结构的设计参数与制冷性能。经惯性管调相优化,当热端温度为293 K、运行频率为74 Hz、输入功率为500 W时,制冷机可以在80 K温度下产生25 W制冷量。通过实验研究了压缩机效率、冷指的相对卡诺效率、冷指入口处质量流与压力波的相位差等随惯性管尺寸及频率的变化关系。分析表明,当压缩机最优工作频率与冷指最优工作频率接近时,整机效率最高,此时冷指入口处质量流领先压力波相位角30°。

MOV在液氮温区冲击响应特性的探讨

超导电力技术将为电力工业带来重大技术突破,其在脉冲功率技术上的应用也具有重大的意义。然而,低温下的保护技术是实现超导技术在电力和脉冲功率技术应用的重要基础。氧化锌避雷器,简称MOA,由金属氧化锌阀片(MOV)组成,是目前常温下理想的过电压保护装置,将MOV应用于超导系统的保护技术取决于MOV在低温下的响应特性。本文将MOV在常温和低温下进行了不同频率的冲击响应特性对比试验,通过分析,试验结果显示:相同频率下,同一样品在相同的冲击电压下,液氮温区的冲击电流最大值比常温下的小,并且低温下残压低;在相同温区下,样品加相同电压,频率越高,冲击电流越大,残压基本不变。并且MOV在常温和低温下的冲击响应速度都非常快,基本没有滞后效应,表明了MOV在低温和脉冲条件下有较好的保护特性。

液氮温区双试件防护热板装置设计及研制

介绍了一种液氮温区(-196°C)双试件防护热板装置的设计原理与结构.针对该装置在低温工作的特性,采用不同于传统常温防护热板装置的结构形式、加热方式和温度测量方法,设计并研制了适用于液氮温区的防护热板装置.设计中,热板采用了线热源式加热器,并使用液氮容器作为冷板提供测试所需的低温,在装置中设计了方便的夹紧结构和具有隔热作用的滑动结构.给出了该装置的温度、输入功率、计量面积和厚度的测量方法,并进行了不确定度分析.

液氮温区小型轴向槽道热管的实验研究

进行了液氮温区小型轴向槽道热管传热性能的实验研究。实验结果表明,低温热管具有一定的传热能力,热管轴向温差小,热阻小;低温热管在小倾角抗重力情况下也能工作,并且倾角对热管传热性能有重要影响。

液氮温区小型斯特林制冷机回热器特性的理论研究

定量获取小型斯特林制冷机回热器的不可逆性对整机优化设计与性能改进具有重要意义 ,一直是当前小型制冷机研究的难点。文中建立了小型斯特林制冷机回热器的理论模型 ,通过对控制方程进行无量纲化处理及合理简化 ,推导出非常容易求解的零阶一维控制方程 。

液氮温区超导相含量测定的研究

本文报导用 Faraday 式磁天平测量高 Tc 超导样品 YBa_2Cu_3O(7-x)的直流磁化率,并且提出从磁化率数据计算超导相含量的一种方法。

液氮温区固-液复合绝缘气体小桥对沿面放电的影响

采用IEC脉冲电流法(IEC60270标准)对液氮温区超导复合绝缘沿面放电现象及其影响因素进行了研究。在六面屏蔽的局部放电实验室内,研究了不同放电条件对放电起始电压、放电量、击穿电压等的影响,进而研究了其作用机理,并用有限元方法开展了相关计算。实验数据表明,不同放电条件明显影响放电重复率、平均放电量、最大放电量等,放电产生的气泡越容易逸出,放电越严重;液氮的流动使放电起始电压有一定的升高,但对最终击穿电压影响不大;在放电通道上施加阻挡之后可明显提高最终的闪络击穿电压。

碳膜电阻在液氮温区液面测量中的应用

概述了用于低温介质的液位计种类、测量方法及其原理。介绍了一种用于液氮液位测量的碳膜电阻液位计。根据通以恒定电流的碳膜电阻在气液两相中会出现电阻值的差异，采用桥式电路来检测，可以很方便地用于测量液氮液位。

液氮温区同轴脉冲管制冷机的实验研究

脉冲管制冷机冷头朝上布置可以使制冷机与超导器件的耦合更方便 ,但对G -M型脉冲管制冷机 ,重力会对这种布置方式产生不利影响。对双向进气型脉冲管制冷机 ,直流和耦合传热会共同影响脉冲管制冷机的性能。介绍了液氮温区G -M型同轴脉冲管制冷机的实验结果 。

液氮温区低温回路热管的实验研究——第二部分:主蒸发器的降温过程

由于低温回路热管工作在深低温区,因而需要研究它的主蒸发器从环境温度即常温向工作温度的降温过程。通过对实验现象的观察,指出了环境漏热和气库容积对主蒸发器降温过程的影响。

液氮温区低温回路热管的实验研究——第一部分:结构设计和实验系统

由于回路热管是近20年内发展起来的新技术,因而除理论研究外在实验研究方面仍需要进一步深入研究。此外,为改善制冷机与被冷却器件的集成关系,需要发展能够工作在深低温区的低温回路热管。为此,搭建了低温回路热管的实验台,并设计了一种结构简单的低温回路热管,为下一步研究低温回路热管的启动特性和传热特性做准备。

液氮温区金属钆（Gd）热导率研究

详细介绍小样品热导率测量装置，用该装置测定了沪产９９．９％纯钆的热导率。发现在２３０Ｋ附近轧热导率反常，趋向极小。证实了除电子以外，磁机制对钆电导和热导有较大贡献。

YBa_2Cu_3O_x体材料在液氮温区的临界电流密度J_c

以定向反应合成的 YBa_2Cu_3O_x 为原料,用加大成型压力——高温熔化——三段热处理工艺,可将 YBa_2Cu_3O_x 体材料的 J_c 提高到 713 A/cm^2(78 K);讨论了晶粒间界的空隙,微区化学组成不均匀性,高温熔化及凝固过程对 J_c的影响。结果表明,采用较大压力成型,高温熔化工艺,提高碳酸盐分解率,有助于提高临界电流密度J_c。

液氮温区超导混频检测

采用高T_C YBCO超导陶瓷块材刻制成的“大桥”结置于波导腔中,在液氮温区,施加本振信号(f_L=33.1GHz)与信号(f_S=33.35GHz),观察其混频效应。测绘出中频输出功率对结上直流偏置的响应曲线,并在频谱仪上对该中频信号谱线进行了观测。

液氮温区Ω形轴向槽道热管的启动特性与传热性能

基于空间深低温热传输需求设计了一套带有常温储气库的氮工质Ω形轴向槽道热管,并对其启动特性和传热性能进行实验研究,对比了槽道热管在不同充液率和放置角度下的传热性能。结果发现:热管在常温下启动迅速,绝热段及蒸发段在冷凝段降温至液氮温区后可以在短时间内降温,热管均温性良好。槽道热管能够在70~110K温度范围内高效传热,热阻随运行温度和热负荷的上升而减小。热管的充液率为100%时其传热性能最优,过大或过小会使得热管传热性能下降。储气库结构可以减小热管工作温度变化对其充液率的影响,利于其在更大的温度范围内获得更好的传热性能。热管的放置形态对其传热性能有显著影响,不同的放置形态会影响热管的传热极限和传热热阻。当热源处于蒸发段管线下端时性能最优,最大传输功率为45W,热阻最低为0.31K/W。

液氮温区超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)的获得

本文以实验为基础。

液氮温区平板蒸发器环路热管实验研究

深低温环路热管是一种高效的深低温两相传热器件,未来可广泛应用于红外探测等空间项目的低温热控系统。为有效减小热管与热负荷间的接触热阻及热管的背向漏热,采用氧化锆作为毛细芯材料,研发了氮工质平板蒸发器环路热管,重点研究了热管的自启动特性、传热性能以及在间歇性热负荷下的运行情况。结果表明:在无辅助情况下,液氮温区平板蒸发器环路热管自启动性能良好,可依靠工质扩散从室温迅速降温至液氮温区。环路热管能够在70~100 K温区稳定运行,热阻随运行温度和热负荷的上升而减小,最大传热功率为15 W,最小热阻为0. 8 K/W。在蒸发器间歇性加热的情况下,环路热管可以保持温度稳定,热响应迅速,无需二次降温。液氮温区平板蒸发器环路热管有效满足了空间低温光学系统的热控制系统的热传输需求。

光纤光栅在液氮温区温度传感性能的研究

文章从光纤光栅的温度传感模型出发,理论分析了光纤光栅的温度传感特性,完成了在液氮温区(-196℃)的温度测量。将理论与实验结果进行对比分析后得知,在液氮温区或者大范围测温中,反射波长相对漂移量ΔλB/λB与温度改变量ΔT的关系是非线性的,呈二次关系式。

液氮温区损耗模式RF-SQUID特性曲线的研究

热噪声可以使损耗模式RF-SQUID磁通响应曲线迴滞面积变小,从而使V_(rf)—I_(rf)平台缩短,同时还可使平台变倾斜,两端变圆滑。温度越高,上述效应越明显。本文定量分析了液氮温区热噪声对平台的影响,得到了观察完整三角波的条件。

液氮温区集成式数字温度传感器设计

温度传感器是制冷型红外焦平面探测器的重要组成部分,它用于测量探测器工作温度,其输出用于制冷机控制,从而控制探测器温度。探测器的工作温度将直接影响探测器的性能,如信噪比、探测率和盲元率等。针对传统PN结温度传感器需要模拟信号处理电路及易受电磁干扰的弊端,设计了一种基于CMOS工艺的集成式数字温度传感器,可以集成到红外焦平面探测器读出电路中,直接通过SPI接口输出数字测温值。设计的集成式数字温度传感器采用0.35μm CMOS工艺流片,芯片面积为380μm×500μm(不包含PAD),在电源电压2.5 V和采样频率6.1次/s条件下,功耗为300μW,分辨率0.0616 K。在77 K温度下输出的RMS噪声为0.148 K。测试结果表明,集成式数字温度传感器可以应用于制冷型红外焦平面探测器温度测量。