嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)衰減液的溫度控制

高功率微波衰減器的最基本原理就是將微波功率通過(guò)衰減吸波材料轉(zhuǎn)化為熱量，因此熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)和散熱冷卻系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)就尤為重要，直接關(guān)系整個(gè)衰減器系統(tǒng)的正常工作。液體衰減材料的衰減特性有一定的溫度特性，即衰減量會(huì)隨著液體衰減材料溫度變化而改變，但是同時(shí)又要保證不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而使其沸騰。因此溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)乎衰減器研制的成敗。

　　本文將基礎(chǔ)傳熱學(xué)、換熱器設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)充分的融為一體，實(shí)現(xiàn)了控制溫度的目的。

　　1 溫控體系結(jié)構(gòu)

　　圖1所示為溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，溫控系統(tǒng)主要由傳感器、電加熱水箱、螺旋板式換熱器和嵌入式控制系統(tǒng)組成。系統(tǒng)的末端連接換熱器，使衰減液耗散其吸收高功率后而產(chǎn)生的熱量，從而保證了衰減液的溫度不會(huì)持續(xù)增高。

　　2 換熱器的選型與計(jì)算

　　2.1 換熱器種類的選擇

　　通過(guò)多年實(shí)踐證明，螺旋板式換熱器是一種高效換熱設(shè)備。它由兩張鋼板卷制而成，形成了兩個(gè)均勻的螺旋通道，兩種傳熱截止可進(jìn)行全逆流流動(dòng)，適用小溫差傳熱，在殼體上的接管是切向結(jié)構(gòu)，局部阻力小，螺旋通道的曲率是均勻的，流體在設(shè)備內(nèi)流動(dòng)沒(méi)有大的換向，總的阻力小，所以可以通過(guò)增加流速的方式增加換熱量。由于微波衰減液的工作溫度只有60℃，而作為冷卻水的自來(lái)水最低也只有20℃，溫差很小。所以結(jié)合高功率微波衰減器的實(shí)際情況，采用這種換熱方式是高效適宜的。

　　衰減液和自來(lái)水分別作為熱流體和冷流體在螺旋板式換熱器中進(jìn)行充分換熱。換熱器內(nèi)部?jī)煞N介質(zhì)溫度的變化如圖2所示。

　　換熱器的面積需要根據(jù)下面的換熱方程進(jìn)行計(jì)算：

　　式中：Φ——熱交換；

　　k——換熱面上的平均傳熱系數(shù)；

　　A——傳熱面積；

　　△t——兩流體之間的平均溫差；

　　由式（1）可知，若要算出換熱面積，就必須先知道熱交換器的換熱量φ，平均溫差△t以及平均傳熱系數(shù)k的值。