低温测试系统及低温测试方法

技术领域

本发明涉及低温测试技术领域，尤其涉及一种低温测试系统及低温测试方法。

背景技术

随着科学技术的发展，超导测试研究、低温材料测试、低温温度计标定等科研工作都离不开低温测试环境。

低温测试系统是用于提供低温测试环境的设备，其中，基于制冷机的低温测试系统因仅需通电即可持续工作、工作温区宽、操作简单方便、可实现无人值守，得到广泛的应用。

然而，基于制冷机的低温测试系统的降温和复温时间过长，当一件样品的测试完成后，需要关闭制冷机进行数小时的复温才能拆卸或更换样品，然后再次启动制冷机进行数小时的降温，在测试多个样品的情况下，需要制冷机反复降温、复温，导致低温测试效率大大降低，不利于低温测试工作的开展。

发明内容

本发明提供一种低温测试系统及低温测试方法，用以解决现有技术中低温测试系统需反复降温、复温，导致测试效率低下的技术问题。

第一方面，本发明提供一种低温测试系统，包括第一箱体、第二箱体、活动件和制冷机；

所述第一箱体和所述第二箱体邻接且二者之间设置有密封门，所述密封门能够打开或关闭，以连通或分隔所述第一箱体和所述第二箱体；

所述制冷机至少部分设置于所述第一箱体内，所述活动件可活动地插设于所述第二箱体，所述活动件的端部用于安装样品，在所述密封门打开的情况下，所述活动件的端部能够进入所述第一箱体内。

根据本发明提供的一种低温测试系统，所述低温测试系统还包括低温平台，所述低温平台安装于所述制冷机的一端且与所述制冷机具有热接触。

根据本发明提供的一种低温测试系统，所述低温测试系统还包括导热件，所述导热件设置于所述活动件的端部，所述导热件用于与所述样品和所述低温平台热接触。

根据本发明提供的一种低温测试系统，所述导热件具有第一导热面，所述低温平台具有第二导热面，所述第一导热面和所述第二导热面的形状相适配，以使所述导热件与所述制冷平台通过所述第一导热面和所述第二导热面紧密抵接。

根据本发明提供的一种低温测试系统，所述低温测试系统还包括冷屏，所述冷屏设置于所述第一箱体内且与所述制冷机相连，所述低温平台位于所述冷屏围成的空间内。

根据本发明提供的一种低温测试系统，所述低温测试系统还包括密封件，所述第二箱体具有开口，所述密封件可拆卸地安装于所述开口处，所述活动件可活动地插设于所述密封件。

根据本发明提供的一种低温测试系统，所述活动件为中空结构，所述活动件的内部用于容置功能元件或导线。

第二方面，本发明提供一种低温测试方法，基于第一方面所述的低温测试系统，包括：

将安装有样品的活动件的端部置于第一箱体内，进行低温测试，其中，密封门处于打开状态，所述第一箱体内部和第二箱体内部均为真空状态；

在低温测试完成后，将所述活动件的端部移动至所述第二箱体内；

关闭所述密封门，对所述第二箱体进行破真空，将所述活动件从所述第二箱体内部取出，以拆卸或更换所述样品。

根据本发明提供的一种低温测试方法，所述将安装有样品的活动件的端部置于第一箱体内之前，还包括：

关闭密封门，对第一箱体内部进行抽真空，在所述第一箱体内部的真空度达到预设真空度的情况下，开启制冷机，以使所述第一箱体内部的温度达到预设温度；

将样品安装至所述活动件的端部，将所述活动件的端部置于所述第二箱体的内部；

对所述第二箱体内部进行抽真空，在所述第二箱体内部的真空度达到所述预设真空度的情况下，打开所述密封门。

根据本发明提供的一种低温测试方法，所述低温测试系统包括密封件，所述第二箱体具有开口，所述密封件可拆卸地安装于所述开口处，所述活动件可活动地插设于所述密封件；

所述将样品安装至活动件的端部，将所述活动件的端部置于所述第二箱体的内部，具体包括：

将所述活动件插设于所述密封件，将样品安装至所述活动件的端部，将所述活动件的端部通过所述开口置于所述第二箱体的内部，锁紧所述密封件。

本发明提供的低温测试系统及低温测试方法，通过设置第一箱体和第二箱体邻接且二者之间设置有密封门，密封门能够打开或关闭，能够实现第一箱体和第二箱体的连通或分隔；通过设置活动件可活动地插设于第二箱体，在测试完毕后，能够移动活动件，从而把样品转移至第二箱体，方便拆卸或更换样品；将密封门关闭即可始终保持第一箱体内部的真空状态和低温状态，制冷机无需停机，省去了低温测试系统复温、再降温的漫长过程，大大提高了低温测试系统的测试效率，有利于低温测试的连续、多次进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的低温测试系统的结构示意图；

图2是本发明提供的低温测试系统在将活动件取出后的结构示意图；

图3是本发明提供的低温测试系统在活动件位于第二箱体内部时的结构示意图；

图4是本发明提供的低温测试方法的流程示意图；

图5是本发明另一实施例提供的低温测试方法的流程示意图；

图6是本发明另一实施例提供的低温测试方法的流程图。

附图标记：

1：第一箱体；11：第一腔体；12：密封门；2：第二箱体；21：第二腔体；22：开口；3：活动件；4：制冷机；41：一级冷头；42：二级冷头；5：低温平台；6：导热件；7：冷屏；8：密封件；100：样品。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据图1至图3所示，本发明提供的低温测试系统，包括第一箱体1、第二箱体2、活动件3和制冷机4。

第一箱体1和第二箱体2邻接且二者之间设置有密封门12，密封门12能够打开或关闭，以连通或分隔第一箱体1和第二箱体2。

制冷机4至少部分设置于第一箱体1内，活动件3可活动地插设于第二箱体2，活动件3的端部用于安装样品100，在密封门12打开的情况下，活动件3的端部能够进入第一箱体1内。

第一箱体1具有第一腔体11，第二箱体2具有第二腔体21，密封门12设置于第一箱体1和第二箱体2，用于实现第一腔体11和第二腔体21的连通与分隔。

优选地，低温测试系统包括通信连接的第一驱动装置和控制装置，驱动装置与密封门12传动连接，操作人员能够通过控制装置向驱动装置发送开门信号或关门信号，驱动装置在接收开门信号或关门信号后，相应地带动密封门12运动，使密封门12完成打开或关闭动作，实现低温测试系统的自动化控制。需要说明的是，任何能够实现密封门打开或关闭的结构都在本发明的保护范围内。

制冷机4用于为样品100创造低温环境，制冷机4包括相连的一级冷头41和二级冷头42，一级冷头41和二级冷头42沿第一箱体1的高度方向设置，二级冷头42相对于一级冷头41位于靠近第一箱体1内部的位置。例如图1所示，二级冷头42位于一级冷头41的下方，制冷机4至少部分位于第一箱体1内。

活动件3呈杆状插设于第二箱体2，活动件3能够沿自身轴向运动，从而使活动件3端部的样品100进入第一腔体11或第二腔体21，完成样品100的转移。图1示出了活动件3端部的样品100位于第一腔体11的状态，图3示出了活动件3端部的样品100位于第二腔体21的状态。并且，如图2所示，活动件3能够从第二腔体21中取出，方便安装或拆卸样品100。

可选地，低温测试系统还包括第二驱动装置，第二驱动装置与活动件3传动连接，用于带动活动件3运动。第二驱动装置与控制装置通信连接，通过接收控制装置发出的运动信号，相应地带动活动件3沿自身轴向运动。需要说明的是，任何能够实现活动件3轴向运动的设计均在本发明保护范围内。

现有技术中，使用基于制冷机的低温测试系统进行低温测试的过程包括：对低温测试系统抽真空；在低温测试系统的真空度达到测试要求后，开启制冷机进行降温；在低温测试系统的温度达到测试要求后，开展样品的相关测试；测试完成后，关闭制冷机进行复温；为避免低温测试系统大量结霜，在低温测试系统的温度达到室温后，对低温测试系统破真空，拆开低温测试系统更换样品；重新组装低温测试系统，准备进行下一样品的测试。在此过程中，制冷机的降温和低温测试系统的复温均需要数小时才能达成，耗费了大量时间，不利于低温测试的快速、连续进行。

而本发明实施例提供的低温测试系统，第一腔体11为样品100进行低温测试的场所，在样品100测试完成后，可将样品100转移至第二腔体21，通过关闭密封门12，将第一腔体11和第二腔体21分隔，使第一腔体11保持真空、低温的状态，随后将第二腔体21破真空，对样品100进行拆卸或更换。在此过程中，制冷机4无需反复开启、关闭，第一腔体11无需反复降温、复温，省去了大量时间，在制冷机4不停机的状态下即可进行样品100的拆卸或更换，有利于快速进行下一次低温测试，大大提高了低温测试的效率。

本发明提供的低温测试系统，通过设置第一箱体1和第二箱体2邻接且二者之间设置有密封门12，密封门12能够打开或关闭，能够实现第一箱体1和第二箱体2的连通或分隔；通过设置活动件3可活动地插设于第二箱体2，在测试完毕后，能够移动活动件3，从而把样品100转移至第二箱体2，方便拆卸或更换样品；将密封门12关闭即可始终保持第一箱体1内部的真空状态和低温状态，制冷机4无需停机，省去了低温测试系统复温、再降温的漫长过程，大大提高了低温测试系统的测试效率，有利于低温测试的连续、多次进行。

进一步地，低温测试系统还包括低温平台5，低温平台5安装于制冷机4的一端且与制冷机4具有热接触。

低温平台5安装于制冷机4的二级冷头42，能够与二级冷头42实现热传导，样品100能够与低温平台5通过直接热接触或间接热接触实现热传导，从而达到测试温度。

具体地，低温测试系统还包括导热件6，导热件6设置于活动件3的端部，导热件6用于与样品100和低温平台5热接触。

导热件6用于实现样品100和低温平台5之间的冷量传递，使样品100快速达到测试温度。如图1所示，样品100安装于导热件6一侧且与导热件6具有热接触。

具体地，导热件6具有第一导热面，低温平台5具有第二导热面，第一导热面和第二导热面的形状相适配，以使导热件6与制冷平台0通过第一导热面和第二导热面紧密抵接。

如图1或图3所示，导热件6呈三角块状，具有相对于水平面倾斜的第一导热面，有利于增大与第二导热面的接触面积与接触力，增强热传导效果。低温平台5的第二导热面的倾斜角度和形状均与与第一导热面相适配，导热件6与低温平台5能够通过第一导热面和第二导热面紧密贴合，对样品100进行快速冷却。

低温测试系统还包括冷屏7，冷屏7设置于第一箱体1内且与制冷机4相连，低温平台5位于冷屏7围成的空间内。

具体地，冷屏7安装于一级冷头41，冷屏7呈筒状结构，低温平台5和二级冷头42均位于冷屏7围成的空间，冷屏7用于减少二级冷头42和低温平台5的热辐射损失，保证样品100快速达到测试温度。

低温测试系统还包括密封件8，第二箱体2具有开口22，密封件8可拆卸地安装于开口22处，活动件3可活动地插设于密封件8。

如图1所示，开口22位于远离密封门12的方向，活动件3可以通过开口22进入第二腔体21内。活动件3垂直穿设于密封件8，并能沿自身轴向运动。

具体地，密封件8为快卸密封法兰，为活动件3提供了安装位置，且能够快速安装与拆卸。通过锁紧密封件8，即可将第二腔体21与外部环境隔绝，方便对第二箱体2进行抽真空；通过拆卸密封件8，即可将活动件3从第二箱体2内取出，方便更换或拆卸样品100。

可以理解的是，活动件3的外周与密封件8之间设置有密封元件，以保证活动件3运动过程中第二腔体21的密封性。

本发明提供的低温测试系统，活动件3为中空结构，活动件3的内部用于容置功能元件或导线。

功能元件用于数据采集、数据传输等。通过将功能元件与导线容置于活动件3内部，在进行相关数据采集与传输的同时，方便功能元件与导线随着活动件3运动。

本发明还提供一种低温测试方法，基于上述任一实施例所述的低温测试系统，如图4所示，该方法包括：

S10：将安装有样品100的活动件3的端部置于第一箱体1内，进行低温测试，其中，密封门12处于打开状态，第一箱体1内部和第二箱体2内部均为真空状态；

S20：在低温测试完成后，将活动件3的端部移动至第二箱体2内；

S30：关闭密封门12，对第二箱体2进行破真空，将活动件3从第二箱体2内部取出，以拆卸或更换样品100。

步骤S10中，在对样品100进行低温测试时，密封门12打开，第一腔体11和第二腔体21相互连通且均为真空状态，样品100在第一腔体11内进行相关测试。

步骤S20中，在完成样品100的低温测试后，在人力或第二驱动装置的带动下，活动件3沿自身轴向向远离第一箱体1的方向运动，直至样品100到达第二腔体21。

随后，在步骤S30中，通过关闭密封门12，将第一腔体11和第二腔体21分隔，使第一腔体11保持真空、低温的状态，然后将第二腔体21破真空，对样品100进行拆卸或更换。

在此过程中，制冷机4无需反复开启、关闭，第一腔体11无需反复降温、复温，省去了大量时间，在制冷机4不停机的状态下即可进行样品100的拆卸或更换，有利于快速进行下一次低温测试，大大提高了低温测试的效率。

本发明提供的低温测试方法，通过设置第一箱体1和第二箱体2邻接且二者之间设置有密封门12，密封门12能够打开或关闭，能够实现第一箱体1和第二箱体2的连通或分隔；通过设置活动件3可活动地插设于第二箱体2，在测试完毕后，能够带动活动件3运动，从而把样品100转移至第二箱体2，方便拆卸或更换样品；将密封门12关闭即可始终保持第一箱体1内部的真空状态和低温状态，制冷机4无需停机，省去了低温测试系统复温、再降温的漫长过程，大大提高了低温测试系统的测试效率，有利于低温测试的连续、多次进行。

具体地，如图5或图6所示，步骤S10中将安装有样品100的活动件3的端部置于第一箱体1内之前，还包括：

S101：关闭密封门12，对第一箱体1内部进行抽真空，在第一箱体1内部的真空度达到预设真空度的情况下，开启制冷机4，以使第一箱体1内部的温度达到预设温度；

S102：将样品100安装至活动件3的端部，将活动件3的端部置于第二箱体2的内部；

S103：对第二箱体2内部进行抽真空，在第二箱体2内部的真空度达到预设真空度的情况下，打开密封门12。

步骤S101中，在初始状态下，确保密封门12处于关闭状态，对第一腔体11抽真空，在第一腔体11的真空度达到预设真空度时，达到制冷机4的开启要求，此时开启制冷机4进行降温。预设真空度为低温测试环境需达到的真空度目标值。其中，在初始状态下，第一腔体11处于常温状态，制冷机4需进行较长时间的降温。

第一腔体11的温度达到预设温度后，在步骤S102中，将样品100安装至活动件3的端部，并调节活动件3的位置，使样品100位于第二腔体21。其中，低温测试系统还包括导热件6，导热件6设置于活动件3的端部，将样品100安装至导热件6的一侧，使样品100与导热件6具有热接触。

步骤S103中，对第二箱体2内部进行抽真空，使第二腔体21的真空度达到预设真空度，打开密封门12，使第一腔体11和第二腔体21相连通，此时第一腔体11和第二腔体21均处于真空状态。随后即可跳转至步骤S10，将安装有样品100的活动件3的端部置于第一箱体1内，进行低温测试。

具体地，低温测试系统包括密封件8，第二箱体2具有开口22，密封件8可拆卸地安装于开口22处，活动件3可活动地插设于密封件8。步骤S102中将样品100安装至活动件3的端部，将活动件3的端部置于第二箱体2的内部，具体包括：

将活动件3插设于密封件8，将样品100安装至活动件3的端部，将活动件3的端部通过开口22置于第二箱体2的内部，锁紧密封件8。

具体地，密封件8为快卸密封法兰，为活动件3提供了安装位置，且能够快速安装与拆卸。通过锁紧密封件8，即可将第二腔体21与外部环境隔绝，方便对第二箱体2进行抽真空；在步骤S30中，通过拆卸密封件8，即可将活动件3从第二箱体2内取出，方便更换或拆卸样品100。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。