一种流体控温方法和电路系统

技术领域

本发明涉及电路控温技术领域，具体为一种流体控温方法和电路系统。

背景技术

在某些核测量相关的应用场景中(如测井、海洋石油勘探、加速器测量等)，用于测量的控制电路系统有可能直接面对高温、真空以及强辐照的外部环境。高温环境与强辐照环境均可能对模拟或数字电路系统产生严重的破坏，使其运行性能下降，甚至丧失工作能力。而外部的真空环境导致没有足够的传热介质用以导出电路系统内的热量，这将使得电路系统温度进一步升高。然而，额外加装辐射防护设备和冷却设备将极大的增加电路系统体积，不利于系统的小型化。因此，提出一种能够具备在真空环境下耐高温能力与抗辐照能力的控制电路系统是十分必要和迫切的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高温真空环境的耐辐照小型控制电路系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种流体控温方法，其应用于一电路系统中，所述电路系统具有一壳体，该壳体置于工作环境中，于所述壳体内容置有工作件，且在壳体上形成有环绕并包覆在所述工作件外侧部的流体槽，该流体槽内循环流动有藉由一流体驱动设备所循环驱动的流体，所述流体实现壳体内热量交换至工作环境外部，所述方法包括：

根据所述壳体的容置环境和工作件耐热属性获取一基准温度；

获取工作件温度和\或工作件的容置环境温度，根据所述工作件温度和\或工作件的容置环境温度获取一参考温度，藉由所述参考温度与基准温度的差值获取一偏差温度；

根据该偏差温度确定一偏差温度信号；

将所述偏差温度信号作为流体驱动设备的输入信号，并藉由该输入信号确定所述驱动设备的输出驱动力。

所述藉由输入信号确定所述驱动设备输出的驱动力的方法包括：

当偏差温度为零时，所述流体驱动设备的驱动力不变；

当偏差温度大于零时，所述流体驱动设备的驱动力增大；

当偏差温度小于零时，所述流体驱动设备的驱动力减少。

所述获得基准温度的步骤包括：

确定所述壳体的放置位置，根据该壳体放置位置所在的外部环境温度获得基准温度。

所述获取工作件温度的步骤包括：

确定工作件的发热区域位置；

根据各个不同的发热区域位置分别获取其发热区域位置上的温度值；

根据各个发热区域位置上获取的温度值获取一平均温度值，即为工作件温度。

所述获取工作件温度的步骤包括：

确定工作件的发热区域位置；

根据各个不同的发热区域位置分别获取其发热区域位置上的温度值；

根据各个发热区域位置上获取的温度值获得其中最大温度值，即为工作件温度。

根据所述工作件和工作件的容置环境温度获取一参考温度的步骤包括：

获取工作件温度，记为M1；

获取工作件的容置环境温度,记为M2；

根据工作件温度和工作件的容置环境温度获取参考温度，该参考温度P＝(M1+M2)/2。

一种电路系统，所述电路系统包括：

壳体，于所述壳体内形成有用于容置工作件的容置腔，所述壳体上形成有环绕该容置腔外围并包覆在所述工作件外部的流体槽；

流体驱动设备，该流体驱动设备连通至流体槽并与该流体槽形成闭环回路；

其中壳体置于工作环境内部。

所述流体槽与流体驱动设备形成的闭环回路中循环流动的流体含有屏蔽中子成份。

所述流体槽与流体驱动设备形成的闭环回路上还安装有散热器，该散热器置于工作环境外部。

由上述技术方案可知，本发明采用封闭的壳体结构包裹工作件，同时利用流体槽内流动的循环流体实现对工作件的有效散热,同时所采用的流体控温方法能精准有效的实施壳体内部的控温，使得工作件始终处于良好的工作状态，具体有益效果如下：

1：壳体为封闭式结构，能有效的起到对工作件的防护；

2：采用于壳体内部的流体槽实施对工作件的导热，将热量传导至工作环境外部，有效的提高于壳体内工作件的散热效果；

3：采用实时检测温度的方法实施对流体驱动设备的控制，从而使得流体驱动设备可根据工作件温度以及工作件的容置环境温度调整其驱动流体的速度的效果，达到了精准控温的动态变化作用；

4：循环流体采用含有防辐照的成分，能形成对工作件有效的屏蔽防护，使得电路系统可应用于辐照工作环境中，提高了工作件的使用寿命。

附图说明

图1为本发明连接示意图；

图2为本发明壳体结构示意图。

图中：1基板、2工作件、3壳体、31外层壳体、32内层壳体、4流体槽、41流体通道一、42流体通道二、421主通道、43流体通道三、431主通道、44流体通道四、5管路、6流体驱动设备、7散热器、8温度感应器、9容置腔、10控制元件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1-2所示的电路系统，该电路系统种包括有壳体3、连接在壳体3外部的流体驱动设备6和散热器7，其中，壳体3内形成有用于容置工作件2的容置腔9，所述壳体3上形成有环绕该容置腔9外围并包覆在所述工作件2外部的流体槽4。这里，本领域技术人员即可理解为，本案采用的壳体3为工作件2提供了有效的防护载体，同时，通过流体槽4的设置以实现该工作件2发热后的热量转换，达到最终的控温效果。需要指出的是，在位于壳体3的外部设置有的流体驱动设备6，该流体驱动设备6可根据实时检测到的壳体3内部温度变化相应的改变其驱动力大小，从而通过改变流体的驱动流速，达到对壳体3内部的热量动态转换效果，具体的为：

于本案中所述的壳体3采用双层结构，包括有外层壳体31以及由内层壳体32和基板1构成的内部结构，所述的外层壳体31包裹内部结构形成封闭的壳体结构，用于实现对内部结构的有效防护，同时，外层壳体31的内侧壁与内部结构之间形成了供流体循环流动的流体槽4，该流体槽4具有一入口端和一出口端，通过驱动流体的循环进出实现热量的交换，达到最终内部散热的效果，所述的入口端和出口端均开设在外层壳体31上，并连通至流体槽4内。如图2的视角可知，于本案中采用的内层壳体32设置为倒U形结构，其下方的开口部与基板1构成了封闭的内部结构，且具有容置腔9，所述的工作件2安装在位于容置腔9内的基板1上，这里，所述的工作件2一般可代指工作中会产生热量的电子元器件等，由于电子元器件在位于封闭的容置腔9中发热且热量无法散去，通过于流体槽4内循环的流体可有效的将其内部的热量转移至壳体3的外部，通过外部的热量交换进而达到将热量转移的效果；为了实现流体槽4内的流体循环流动，于本实施例中，所述的壳体3外部连接有管路，并于管路上分别安装有流体驱动设备6和散热器7，需要指出的是，于本案中，采用的电路系统一般应用于环境相对极端苛刻的条件中，例如高温、真空或辐照条件下，在实施过程中，所述的壳体3置于上述的工作环境中，而连接的散热器7为了实现良好的散热效果，其设置于工作环境外部；同理，所述的流体驱动设备6置于工作环境外部。这里，需要指出的在于，由于壳体3形成了包覆的封闭环境，同时工作件2于内部产生了热量，在位于极端环境中，为了进一步的提高对工作件2的防护作用，于本实施例中，所述的外层壳体31可选用材质为316L不锈钢，该种材质可长期抵御中子及光子辐照，同时，在位于不锈钢的表面形成有两层防护层，分别为位于内层的碳化硼层和位于外层的铅层，其中，所述的碳化硼层可以吸收中子，所述的铅层可以屏蔽光子，以达到保护工作件2的效果；于本案中所述的极端环境一般包括有高温、真空和辐照环境，当处于高温环境中，外层壳体31能有效的阻隔工作环境中的高温热量传导至壳体3的内部；当处于真空环境中，由于真空环境没有足够的传导介质用于导出工作件2产生的热量，本案通过流体于流体槽4内将工作件2产生的热量导出，导出后的热量经过位于外部工作环境中的散热器7进一步的散热，再通过流体驱动设备6将其导入至流体槽4内，形成闭环的流体降温系统，通过该种方式能有效的在真空环境下实施对内部的工作件2降温或维持在可工作的环境温度下；当处于辐照环境中，本实施例中优选于流体中混合屏蔽辐照成分，这里，需要重点指出的是，所述流体为H

下面，将结合壳体3的具体结构作出说明。

请参见图2，于图示中示出了壳体3的截面剖视图，所述的外层壳体31为矩形框架结构，于实作中，所述的外层壳体31为矩形框架结构，但不限于此，该外层壳体31的作用在于形成有效的封闭防护结构，以包裹内部结构，同时与内部结构之间形成流体槽4，以供流体的循环流通；于本案中，所述的内部结构包括有内层壳体32和基板1，其中，所述的内层壳体32为倒U形结构，其下方的开口部与所述的基板1连接，所述的内层壳体32与基板1包裹形成了具有封闭的容置腔9，同时，所述的工作件2安装在基板1上；这里，需要重点说明的是，在位于内层壳体32的上方与所述的外层壳体31之间形成有流体通道一41，在位于内层壳体32的一侧与所述的外层壳体31之间形成有流体通道二42，在位于内层壳体32的另一侧与所述的外层壳体31之间形成有流体通道三43，在位于内层壳体32的底部与所述的外层壳体31之间形成有流体通道三43；其中，所述的基板1相对于内层壳体32的开口部具有向外突出延伸的结构，本领域技术人员即可理解为，在保证基板1能有效的连接在内层壳体32开口部的基础上，所述的基板1较多本体结构置于内层壳体32的外部，该种结构设计能使得基板1具有最大化的面积与流体接触，从而提高热量传递效果，于图示2中可明显看出，在位于基板1的两侧分别形成有主通道421和主通道431，所述的主通道421和主通道431均沿基板1的长度方向形成；如上，基板1的结构布局不但有效的提高了热交换面积，同时位于基板1两侧的主通道421和主通道431均具有较高的流体流量，进一步的提高了热量交换效率。

于本案中，采用的流体控温方法，其应用于上述电路系统中，所述方法包括：

步骤一：根据所述壳体3的容置环境和工作件2耐热属性获取一基准温度；

这里，所述的基准温度即可理解为，根据所述的壳体3的放置工作环境，决定最终的基准温度数值；当该壳体3置于上述工作环境当中，会存在根据工作环境的不同产生的不同温度变量，例如，当工作环境温度较高时，为了稳定壳体3内部的温度维持在正常的水平，需要提高流体流速，以便加快热量的传递；反之，当工作环境温度相对较低时，则流体流速可相应降低，用于适应与之对应的内部温度传递。于本案中所述的基准温度需要根据实际工作环境温度作出调整，同时，也根据工作件2的耐受度而共同决定，因此，于本案中不对基准温度作出详细的限定说明。

步骤二：获取工作件2温度和\或工作件2的容置环境温度，根据所述工作件2温度和\或工作件2的容置环境温度获取一参考温度，藉由所述参考温度与基准温度的差值获取一偏差温度；

这里，本领域技术人员即可理解为，于实作中，可具有如下三种获取偏差温度的方法：

一：只获取工作件2的温度，通过获取工作件2的温度直接反馈得出参考温度，该参考温度即为工作件2的温度值；

二：只获取工作件2的容置环境温度，即可理解为，获得的温度值为容置腔9内测得的温度，该温度即为工作件2的容置环境温度，通过该种温度测量方法可直接体现工作件2所处的工作环境状态；

三：获取工作件2和工作件2的容置环境温度，并根据上述的两种温度数值得到计算后的参考温度，该种参考温度的计算方法如下：

首先，获取工作件2温度，记为M1，其次获取工作件2的容置环境温度，记为M2，根据工作件2温度和工作件2的容置环境温度获取参考温度，该参考温度P＝(M1+M2)/2；

该种参考温度的获取方法通过中和比较工作件2以及工作件2的工作环境而得出最终结果，能够较为直观的反映出位于内部结构的整体发热水平；

步骤三：根据该偏差温度确定一偏差温度信号；

步骤四：将所述偏差温度信号作为流体驱动设备6的输入信号，并藉由该输入信号确定所述驱动设备6的输出驱动力，于实作中，所输出的驱动力与偏差温度相关，具体的为：

当偏差温度为零时，所述流体驱动设备6的驱动力不变；

当偏差温度大于零时，所述流体驱动设备6的驱动力增大；

当偏差温度小于零时，所述流体驱动设备6的驱动力减少。

需要说明的是，上述驱动力根据获取的偏差温度而实时改变，从而能使得壳体3内部的热量通过流体的动态流速调节达到最佳的散热效果。

请回见至图1，于图1中，在位于基板1上分设有多个温度感应器8，以及在容置腔9内同样的安装有温度感应器8，于基板1上的温度感应器8分布于各个不同装配位置，以分开独立检测各个不同发热区域位置的工作件2的发热温度，于容置腔9内的温度感应器8用于检测其腔体内温度，即为工作件2的容置环境温度；同时，上述的温度感应器8均电连有控制元件10，该控制元件10的输出端连接至流体驱动设备6，所述的控制元件10通过实时获取各个温度感应器8上的温度值，最终得出偏差温度信号，并将该偏差温度信号输入至流体驱动设备6，为了起到对控制元件10的防护作用，该控制元件10可设置在位于壳体3外部的非工作环境中，或集成于流体驱动设备6上。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。