[发明专利]一种热源模拟装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热源模拟装置及其制备方法。该热源模拟装置包括热源主体和基座；基座用于封装热源主体；热源主体包括薄膜电阻片、聚酰亚胺绝缘涂层、热电偶涂层、铜导线柱；薄膜电阻片用于模拟热源的热沉面；铜导线柱焊接在薄膜电阻片的一侧，用于连接直流电源，以使得直流电源为薄膜电阻片加热；聚酰亚胺绝缘涂层设置在薄膜电阻片远离铜导线柱的一侧上，用于绝缘并传导热量；热电偶涂层设置在聚酰亚胺绝缘涂层远离薄膜电阻片的一侧上，用于测量薄膜电阻片的温度。该热源模拟装置能够在满足高热流密度和高热沉面温度的实验需要的同时，降低了热源模拟装置的体积和生产成本，简化了热源模拟装置的制作工艺。

技术领域

本发明实施例涉及热工测量技术领域，尤其涉及一种热源模拟装置及其制备方法。

背景技术

随着高功率激光技术、电子元器件高度集成与微型化等技术的发展，设备的功率随着性能的提高而增大，单位面积上所产生的热量也越来越高，因此高热流密度的散热问题显得越来越重要。喷雾冷却技术以其较小的表面温差、无沸腾滞后性、良好的换热性能等优点被认为是当前最有前途的冷却方法之一。喷雾冷却技术是多种传热机制的耦合和叠加，属于复杂的多相流问题，通常通过换热实验对其进行研究。

由于高热流密度的热源的性能是影响换热实验结果的重要因素，因此在换热实验中，首先需要模拟热源。现有的热源模拟装置可以通过加热电源加热铂丝或铂片来实现，然而，由于铂是贵价金属，会导致热源模拟装置的成本较高，不适合用作大热沉面的模拟热源。另外，加热电源一般用铜导线连接，而铂金属和铜导线的连接比较困难，不适合热源模拟装置的推广和普及。

发明内容

本发明提供一种热源模拟装置及其制备方法，能够在满足高热流密度和高热沉面温度的实验需要的同时，降低了热源模拟装置的体积和生产成本，简化了热源模拟装置的制作工艺。

第一方面，本发明实施例提供了一种热源模拟装置，包括：热源主体和基座；

基座用于封装热源主体；热源主体包括：薄膜电阻片、聚酰亚胺绝缘涂层、热电偶涂层、铜导线柱；

其中，薄膜电阻片用于模拟热源的热沉面；

铜导线柱焊接在薄膜电阻片的一侧，用于连接直流电源，以使得直流电源为薄膜电阻片加热；

聚酰亚胺绝缘涂层设置在薄膜电阻片远离铜导线柱的一侧上，用于绝缘并传导热量；

热电偶涂层设置在聚酰亚胺绝缘涂层远离薄膜电阻片的一侧上，用于测量薄膜电阻片的温度。

可选的，薄膜电阻片的厚度为0.05mm至0.1mm。

可选的，薄膜电阻片的材料为铁铬铝合金、铝镍铁合金、镍铬合金中的任意一种；薄膜电阻片的电阻率大于或者等于1.0×10^-6Ω·m；薄膜电阻片的电阻值为800mΩ至1000mΩ。

可选的，聚酰亚胺绝缘涂层的厚度为20μm至25μm。

可选的，热电偶涂层的厚度为2μm至10μm。

可选的，热电偶涂层的材料为K型热电偶涂层或者T型热电偶涂层。

可选的，基座的材料为聚四氟乙烯。

第二方面，本发明实施例还提供了一种热源模拟装置的制备方法，包括：制备热源主体，并将热源主体封装在基座中；其中，制备热源主体的方法包括：

在薄膜电阻片的一侧焊接铜导线柱；

在薄膜电阻片远离铜导线柱的一侧上喷涂一层聚酰亚胺绝缘涂层；

采用磁控溅射法，在聚酰亚胺绝缘涂层远离薄膜电阻片的一侧上喷涂一层热电偶涂层。

可选的，在薄膜电阻片的一侧焊接铜导线柱的方法包括：