用于多个QCM的温度控制系统及温度控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于多个QCM的温度控制系统及温度控制方法，涉及温度控制技术领域，为解决同时测试多个QCM时所使用的冷却系统液氮消耗量大且管路安装复杂的问题。所述温度控制系统包括：恒温机构、传热组件以及石英晶体微天平；恒温机构包括：恒温器、制冷器及制热器，制冷器包括与恒温器连通的自增压液氮罐；传热组件包括连接件和夹持件，连接件分别与恒温器和夹持件连接，夹持件的数量为多个；石英晶体微天平安装于夹持件，石英晶体微天平上安装有加热件。所述温度控制系统的恒温机构中，自增压液氮罐仅为恒温器输送液氮即可为所有石英晶体微天平降低温度，液氮消耗量少且管路数量少、安装过程更为简单。

Temperature Control System and Temperature Control Method for Multiple QCMs

The invention provides a temperature control system and a temperature control method for multiple QCMs, which relates to the technical field of temperature control, in order to solve the problems of large liquid nitrogen consumption and complex pipeline installation of the cooling system used for simultaneous testing multiple QCMs. The temperature control system includes a thermostat, a heat transfer module and a quartz crystal microbalance; a thermostat includes a thermostat, a refrigerator and a heater, a refrigerator including a self-pressurized liquid nitrogen tank connected with a thermostat; a heat transfer module includes a connector and a clamp, which are connected with a thermostat and a clamp respectively, and the number of clamps is more than one; and a quartz crystal microbalance is safe. A heating element is mounted on the clamping part and the quartz crystal microbalance. In the thermostat mechanism of the temperature control system, the self-pressurized liquid nitrogen tank can reduce the temperature of all quartz crystal microbalance by transporting liquid nitrogen only to the thermostat. The consumption of liquid nitrogen is less, the number of pipelines is less, and the installation process is simpler.

【技术实现步骤摘要】
用于多个QCM的温度控制系统及温度控制方法
本专利技术涉及温度控制
，尤其是涉及一种用于多个QCM的温度控制系统及温度控制方法。
技术介绍
针对双组元发动机羽流污染物在空间环境下的沉积特性展开研究时，需设置工装夹持QCM(Quartzcrystalmicrobalance，石英晶体微天平)测量待测材料发生气体吸附和脱附后的质量改变量，同时要求对真空条件下的QCM表面进行低温控制，以模拟空间中航天器材料表面的低温条件。QCM通过夹持件固定于真空舱内，夹持件与冷却系统连接，冷却系统用于降低QCM进行低温控制。冷却系统通常包括蓄冷模块，蓄冷模块安装在真空舱内部，并与QCM连接，向蓄冷模块内输送液氮，以降低蓄冷模块的温度，然后通过蓄冷模块降低QCM的温度。目前，冷却系统仅针对单一QCM进行设计，而实验开展中为避免数据的偶然性或保证实验条件的多样性需设置多个QCM进行测量，若在真空舱内布置多个QCM，则需要连接多个冷却系统。一方面，在降低QCM温度过程中，多个冷却系统同时启动，液氮消耗量更大；另一方面，由于布置有多个冷却系统，冷却系统内的管道较多，安装及布置均较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于多个QCM的温度控制系统，以解决现有技术中存在的同时测试多个QCM时所使用的冷却系统液氮消耗量大且管路安装复杂的技术问题。本专利技术提供的用于多个QCM的温度控制系统，包括：恒温机构、传热组件以及多个石英晶体微天平；所述恒温机构包括：恒温器、制冷器和制热器，所述制冷器和所述制热器分别与所述恒温器连接；所述制冷器用于降低所述恒温器的温度，所述制热器用于升高所述恒温器的温度，所述制冷器包括与所述恒温器连通的自增压液氮罐；所述传热组件包括连接件和夹持件，所述连接件分别与所述恒温器和所述夹持件连接，所述夹持件的数量为多个，所述夹持件至少有部分区域伸入真空舱；多个所述石英晶体微天平一一对应安装于多个所述夹持件伸入所述真空舱的区域，所述石英晶体微天平上安装有加热件。在上述技术方案中，进一步地，所述连接件的数量与所述夹持件的数量相等，各所述连接件与各所述夹持件一一对应连接。在上述任一技术方案中，进一步地，所述传热组件还包括用于与所述真空舱连接的法兰，所述法兰设置有多个通孔，所述连接件连接于所述法兰的一侧，各所述夹持件穿过所述通孔伸出到所述法兰的另一侧。在上述任一技术方案中，优选地，所述连接件包括连接杆和连接板，所述连接板连接于所述连接杆的一端，所述夹持件与所述连接板连接，所述连接板与所述法兰之间设置有绝热垫。在上述任一技术方案中，优选地，所述传热组件还包括导热板，所述连接件通过所述导热板与所述恒温器连接，所述导热板分别与各所述连接件连接。在上述任一技术方案中，进一步地，所述夹持件的夹持面涂覆有导热膏。在上述任一技术方案中，进一步地，所述恒温器外侧包覆有保温层。在上述任一技术方案中，进一步地，所述恒温器设置有进液口和出液口，所述进液口与所述自增压液氮罐连通，所述进液口与所述自增加液氮罐之间设置有第一低温阀，所述出液口处设置有第二低温阀和安全阀。相对于现有技术，本专利技术所述的用于多个QCM的温度控制系统具有以下优势：本专利技术所述的用于多个QCM的温度控制系统能够应用于发动机真空羽流污染特性研究。本专利技术所述的温度控制系统能够应用于对多个QCM进行温度控制，具体地，在使用的过程中，将待检测的石英晶体微天平(Quartzcrystalmicrobalance，简称QCM)安装到传热组件的夹持件上，由于夹持件的数量为多个，因此可通过多个夹持件同时固定多个石英晶体微天平。在检测之前，通过制冷器中的自增压液氮罐向恒温器通入液氮，从而使恒温器的温度降低，通过制热器使得恒温器的温度升高，通过制冷器和制热器来控制恒温器的温度，恒温器的温度通过传热组件传导到石英晶体微天平处，从而改变石英晶体微天平的温度，此外，石英晶体微天平可通过其自身连接的加热件进一步对温度进行调节，以实现各石英晶体微天平在不同温度状态下进行检测。如上，与现有技术中的制冷系统相比，本申请提供的用于多个QCM的温度控制系统，传热组件可通过多个夹持件固定多个石英晶体微天平，且通过一个恒温器同时对多个石英晶体微天平的温度进行调节，并通过石英晶体微天平上各自对应连接的加热件对石英晶体微天平的温度进行进一步调节，以使得各石英晶体微天平最终可以达到不同目标温度。由于自增压液氮罐仅为恒温器输送液氮即可为所有石英晶体微天平降低温度，因此液氮消耗量少且管路数量少、安装过程更为简单。本专利技术的另一目的在于提出一种温度控制方法，以解决现有技术中存在的同时测试多个QCM时所使用的冷却系统液氮消耗量大且管路安装复杂的技术问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种温度控制方法，应用于上述技术方案所述的用于多个QCM的温度控制系统，包括：所述用于多个QCM的温度控制系统的传热组件上安装有多个石英晶体微天平，取多个所述石英晶体微天平的目标温度中的最低值Tmin；通过制冷器和制热器调节恒温器的温度，使得恒温器的温度达到Tmin；所述传热组件将所述恒温器的温度传导到石英晶体微天平，使得各所述石英晶体微天平的温度均达到Tmin；通过加热件加热对应的所述石英晶体微天平，使得各所述石英晶体微天平的温度升高到各自的目标温度。在上述技术方案中，进一步地，调节所述恒温器的温度的过程具体为：通过所述自增压液氮罐向所述恒温器内通入液氮以使得恒温器的温度降低到Tmin以下；启动所述制热器以升高所述恒温器的温度到Tmin。所述温度控制方法与上述用于多个QCM的温度控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统的系统图；图2为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中恒温器、传热组件与QCM的装配图；图3为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统的传热组件的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中连接件的结构示意图一；图5为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中连接件的结构示意图二；图6为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中连接件的结构示意图三；图7为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中夹持件的结构示意图一；图8为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中夹持件的结构示意图二；图9为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中夹持件的结构示意图三；图10为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中绝热垫的结构示意图；图11本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中绝热垫的剖视图；图12为本专利技术实施例提供的用于多个QCM的温度控制系统中法兰的结构示意图。图中：101-自增压液氮罐；102-第一低温阀；103-保温软管；104-安全阀；105-第二低温阀；201-进液口；202-出液口；203-恒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多个QCM的温度控制系统，其特征在于，包括：恒温机构、传热组件以及多个石英晶体微天平；所述恒温机构包括：恒温器、制冷器和制热器，所述制冷器和所述制热器分别与所述恒温器连接；所述制冷器用于降低所述恒温器的温度，所述制热器用于升高所述恒温器的温度，所述制冷器包括与所述恒温器连通的自增压液氮罐；所述传热组件包括连接件和夹持件，所述连接件分别与所述恒温器和所述夹持件连接，所述夹持件的数量为多个，所述夹持件至少有部分区域伸入真空舱；多个所述石英晶体微天平一一对应安装于多个所述夹持件伸入所述真空舱的区域，所述石英晶体微天平上安装有加热件。

【技术特征摘要】
1.一种用于多个QCM的温度控制系统，其特征在于，包括：恒温机构、传热组件以及多个石英晶体微天平；所述恒温机构包括：恒温器、制冷器和制热器，所述制冷器和所述制热器分别与所述恒温器连接；所述制冷器用于降低所述恒温器的温度，所述制热器用于升高所述恒温器的温度，所述制冷器包括与所述恒温器连通的自增压液氮罐；所述传热组件包括连接件和夹持件，所述连接件分别与所述恒温器和所述夹持件连接，所述夹持件的数量为多个，所述夹持件至少有部分区域伸入真空舱；多个所述石英晶体微天平一一对应安装于多个所述夹持件伸入所述真空舱的区域，所述石英晶体微天平上安装有加热件。2.根据权利要求1所述的用于多个QCM的温度控制系统，其特征在于，所述连接件的数量与所述夹持件的数量相等，各所述连接件与各所述夹持件一一对应连接。3.根据权利要求1或2所述的用于多个QCM的温度控制系统，其特征在于，所述传热组件还包括用于与所述真空舱连接的法兰，所述法兰设置有多个通孔，所述连接件连接于所述法兰的一侧，各所述夹持件穿过所述通孔伸出到所述法兰的另一侧。4.根据权利要求3所述的用于多个QCM的温度控制系统，其特征在于，所述连接件包括连接杆和连接板，所述连接板连接于所述连接杆的一端，所述夹持件与所述连接板连接，所述连接板与所述法兰之间设置有绝热垫。5.根据权利要求2所述的用于多个QCM的温度控制系统，其特征在于，所述传热组件还包括导...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国飙，吴成赓，苏杨，贺碧蛟，翁惠焱，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11