[发明专利]基于二级制冷方式的材料样品结冰状况实时采集控制系统

说明书

技术领域

   本发明涉及材料结冰状况下性能参数实时采集控制系统。具体涉及一种基于二级制冷方式材料样品结冰状况实时采集控制系统。

背景技术

结冰风洞是飞行器结冰和防冰研究的主要地面试验设备。目前世界有代表性的结冰风洞有美国NASA的格林研究中心结冰研究风洞（IRT）、意大利航天研究中心结冰风洞、美国LeClerc结冰试验室的考克斯结冰风洞，这些均为大型结冰风洞。国内有YBF-05冰风洞、YBF-02仪表冰风洞等小型冰风洞。而针对新型材料在低温下的结冰状况的微型风洞装置国内尚无分析测试仪器设备。

温湿度控制被用于工业、农业、军事、科研和日常生活的一切领域。随着科学技术的发展，对温湿度控制的要求不断地提高，特别是在航天、电子、化工、材料及生物工程等高端技术的科学实验领域中，温湿度控制已超出了常规要求。传统PID控制式不完全满足这些要求，模糊控制、神经网络等智能控制方法引入其中，使得能获得高的控制精度和控制品质。随着新型传感器技术的发展和电子技术的发展，对风速的控制和测量也达到新的高度，小型高精度、宽范围、宽工作环境的风速传感器也应运而生，大功率高转速电机和精细控制也成为现实。随着图像处理技术和CCD技术的发展，图像采集与处理技术也使得对细微图像可以快速分析和处理。嵌入式系统的发展及其PC技术的发展，基于PC机的大运算量处理也成为可能。在制冷装置方面，随着制造技术的发展，半导体制冷器件的制冷系数不断提高，在受控方面灵活精准，在小容量空间和小制冷量需求方面有着越来越多的应用。

近几年来材料研究方面有关“飞行器表面超疏水处理及其抗覆冰行为”、“硅基超疏水表面微纳结构优化问题研究”、“各向异性超疏水表面的设计制备及其定向减阻性能研究”等，材料结冰状况的研究越来越成为研究的热点，但相应在温度、湿度、大气压力、风速、水滴加注等多方面可测可控的并能用于结冰材料样品的性能参数等测定装置在国内尚未见到。基于以上需求和条件，申请人研制发明了一种基于二级制冷方式温度、湿度、风速、水滴控制及材料样品结冰状况实时采集控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于二级制冷方式材料样品（小于2cm×2cm）结冰状况实时采集控制系统。通过提供可控或可测的温度、湿度、风速、水滴等条件的系统供研究材料结冰状况性能情况之用。

本发明提供的材料样品实验环境为：温度2~－10摄氏度，风速0-20个等级，风速最大1m/s，加水滴0-10等级，0-20uL/s，湿度实时精度5%RH，安有自动控制旋转的样品平台，可实时采集样品状况最大4fps, 640×480, 800×600, 1024×768以及2592×1944四种采集分辨率图像。可根据需要生成相关实验时间的相应参量（温度、湿度、风速、结冰厚度变化等）曲线。

本发明的一种基于二级制冷方式的材料样品结冰状况实时采集控制系统，包括水冷机、半导体制冷箱体、控制器、CMOS相机图像采集系统、PC机；水冷机进、出水管与半导体制冷箱体的出、进水管对应相连，半导体制冷箱体的环境温度、湿度、风速、大气压力传感器引线接控制器,控制器通过USB线与PC机通信，CMOS相机图像采集系统通过USB线与PC机通信。

本发明的系统中，所述的水冷机采用工业级小型水冷机，功率1600W，温度控范围10-30摄氏度。