本发明专利技术公开了一种测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦及制造方法，该标准杜瓦由真空罩、测量底座、波纹管、接线座、抽气接口、调节圈、安装座、柱状温度计、加热片组成，它将真空罩、加热片、温度计的功能集中于一体，可以方便快捷地对一定尺寸范围内的同轴型脉冲管制冷机制冷性能进行测量评价，最大限度地减少不同同轴型脉冲管制冷机间制冷性能对比的干扰因素，使不同制冷机之间的制冷性能具有更为科学可比性，同时节约测量制冷机制冷性能的时间和资源，并大幅度提高测量的效率。
【技术实现步骤摘要】
测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦及制造方法
本专利技术涉及一种杜瓦，特别涉及一种测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦及制造方法。
技术介绍
脉冲管制冷机是对回热式低温制冷机的一次重大革新，它取消了广泛应用于常规回热式低温制冷机(如斯特林和G-M制冷机)中的冷端排出器，而以热端调相机构的运作来实现制冷所需的相位差。冷端运动部件的完全取消，实现了冷端的低振动、低干扰和无磨损；而经过结构和调相方式上的重要改进，在一些典型温区，其实际效率也已经达到回热式低温制冷机中的最高值。这些显著优点使得脉冲管制冷机成为30余年来低温机械制冷机研究的一大热门，在航空航天、低温电子学、超导工业和低温医疗业等方面都获得了广泛的应用。根据脉冲管、蓄冷器、冷头的相互关系不同，脉冲管制冷机可分为如下三种典型布置方式，如图1所示，其中(a)为同轴型结构，(b)为U型结构，(c)为直线型结构。由图1可以看出，直线型布置中脉冲管、脉冲管冷头、蓄冷器处于一条直线上；U型布置是指脉冲管和蓄冷器平行布置，各自的冷端连接到共同的脉冲管冷头之上；同轴型布置是指脉冲管和蓄冷器同心地布置在一起，各自的冷端连接到共同的脉冲管冷头之上。由图1可以看出，在脉冲管制冷机的三种典型布置方式中，同轴型的结构是最为紧凑的，它的低温端紧凑耦合在一起并突出，形成一个垂直冷指，与曾经获得广泛应用的斯特林制冷机的冷指十分相似，因而可以直接采用已经获得成熟应用的插入式杜瓦，与器件的耦合十分方便。所以，当技术的进步使得脉冲管制冷机成为其它常规的回热式低温制冷机如斯特林机的更新换代品种时，同轴型脉冲管制冷机便在实践中最先获得广泛的应用。在一台同轴型脉冲管制冷机制作完毕并投入使用之前，需要对其制冷性能做出系统的评价。目前普遍采用的是热平衡测量法。热平衡测量法即利用加热装置，对制冷机冷头端面施加指定热量，通过调整制冷机输入功率，使制冷机冷头端面温度稳定在指定温度点，此时制冷机冷头端面达到热平衡状态，加热装置所施加的热量即等于制冷机在指定温度点所提供的净制冷量。在测量与评价过程中，通常需要为不同的冷指单独制作杜瓦系统。首先，由于每台制冷机冷指的情况一般都不相同，从而导致其相应的杜瓦系统也不相同，因而，在大多数情况下，测量不同制冷机制冷性能时所使用的测量系统便不尽相同；其次，在测量每台制冷机的制冷性能时，在冷指上放置包括加热片和温度计在内的测量元件时，本过程中不可避免地受到较大的人为影响，如所放置的相关测量元件的位置、与冷头端面的贴紧程度等因素都会对制冷性能的测量产生干扰。在这样情况下，便使得所测得的不同制冷机在进行制冷性能比对时，便没有比较科学的可比性。以上所述的这些因素使得在对同轴型脉冲管制冷机制冷性能评价测量时需要耗费更多资源与时间，并且对不同同轴型脉冲管制冷机制冷性能评价的对比上，也会产生使对比测量不一致的外界干扰因素。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术提出一种测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦及制造方法。本专利技术的目的在于，根据同轴型脉冲管制冷机的结构特点，提供一种将真空罩、加热片、温度计功能集中于一体的标准杜瓦，可以直接使用该标准杜瓦，方便快捷地对一定尺寸范围内的同轴型脉冲管制冷机制冷性能进行测量评价，最大限度地减少不同同轴型脉冲管制冷机间制冷性能对比时的干扰因素，使不同制冷机之间的制冷性能具有更为科学可比性，同时节约测量制冷机制冷性能的时间和资源，并大幅度提高测量的效率。所专利技术的测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦包括真空罩1、测量底座2、波纹管4、接线座5、抽气接口6、调节圈7、安装座8、柱状温度计13、加热片14，其特征在于：所述的测量底座2将柱状温度计13与加热片14集中于一体，在采用热平衡测量法测量制冷性能时，为脉冲管冷头3提供加热功率并将脉冲管冷头3的冷量传递至柱柱状温度计13，其中利用测量底座2的上部平台16的上表面螺纹孔15将加热片14固定于上部平台16，且柱状温度计13完全插入上部平台16侧面的圆柱通孔17，圆柱通孔17的直径略大于柱状温度计13的外径，以使两者紧配但不会有太大的间隙；波纹管4本身具有弹性，其作用为支撑测量底座2，根据不同的同轴脉冲管冷指9的长度来选择波纹管4的长度，波纹管4的长度略小于同轴脉冲管冷指9的长度，在安装后保持略微张紧的状态，以对测量底座2施加向下的弹性力，使测量底座2的下表面与脉冲管冷头3的上表面紧贴，减小两者间的接触热阻带来的冷量传递损失；波纹管4的上端套入测量底座2的下部平台18，波纹管4的上端通孔19与测量底座2的下部平台18的侧面螺纹孔20对齐，并使用螺钉进行紧固连接；波纹管4下端套入调节圈7的上部圆环22内，波纹管4的下端通孔21与调节圈7的上部圆环22的圆环螺纹孔23对齐，并使用螺钉进行紧固连接；安装座8上部的圆环凸台24套入调节圈7的下部圆环25内，圆环凸台24的侧面均布通孔26与调节圈7的下部圆环25的侧面均布螺纹孔27的位置对齐，在测量时可以通过侧面均布通孔26与侧面均布螺纹孔27将波纹管4内部的空气抽出，使其保持真空环境；安装座8的圆环凸台24的侧面均布槽形调节孔28，与调节圈7的下部圆环25的侧面均布螺纹孔27对齐，根据同轴脉冲管冷指9的具体长度调节螺钉与槽形调节孔28的相对位置，从而调节波纹管4的张紧程度，并利用螺钉将安装座8和调节圈7连接为一体；连接为一体的测量底座2、波纹管4、调节圈7与安装座8整体罩入真空罩1中，并利用真空罩1的底部法兰29的法兰均布通孔30与安装座法兰31的法兰均布螺纹孔32进行螺钉紧固连接，并利用O型圈进行密封；接线座5与抽气接口6焊接于真空罩1的侧面；将同轴脉冲管冷指9插入波纹管4内，脉冲管冷头3的上端面贴紧测量底座2的下端面，利用真空罩1的底部法兰29的真空罩法兰安装通孔36及安装座法兰31的安装座法兰安装通孔35与冷指热端法兰10通过螺钉紧固连接，利用O型圈进行密封；接线座5通过信号线分别连接加热片14与柱状温度计13，向加热片14提供加热功率输入所需的电压和电流，将柱状温度计13的温度信号向外部输出；抽气接口6连接抽真空设备，保证真空罩1内部处于真空环境；从而共同形成一种测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦。下面结合附图对所专利技术的测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦的制造方法介绍如下：图2为所专利技术的测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦的整体剖视图，图3为测量底座2的结构示意图，如图2和图3所示，测量底座2整体呈圆柱结构，分别使用精密车床车出测量底座2的上部平台16与下部平台18；在上部平台16上表面使用丝攻攻出上表面螺纹孔15，通过上表面螺纹孔15连接加热片14，利用慢走丝线切割技术在上部平台16的侧面加工出圆柱通孔17，圆柱通孔17的内径略大于柱状温度计13的外径，安装时柱状温度计13完全插入圆柱通孔17之内，两者紧配；在下部平台18的侧面使用丝攻攻出侧面螺纹孔20，利用侧面螺纹孔20将测量底座2与波纹管4的上部使用螺钉连接为一体；使用精密车床精车测量底座2的上部平台16的上端面，使其平面度处于0.1～0.5mm之间，将加热片14紧贴于上部平台16的上端面；使用精密车床精车测量底座2的下部平台18的下端面，平面度处于0.05本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦，它包括真空罩(1)、测量底座(2)、波纹管(4)、接线座(5)、抽气接口(6)、调节圈(7)、安装座(8)、柱状温度计(13)、加热片(14)，其特征在于：所述的测量底座(2)将柱状温度计(13)与加热片(14)集中于一体，在采用热平衡测量法测量制冷性能时，为脉冲管冷头(3)提供加热功率并将脉冲管冷头(3)的冷量传递至柱柱状温度计(13)，其中利用测量底座(2)的上部平台(16)的上表面螺纹孔(15)将加热片(14)固定于上部平台(16)，且柱状温度计(13)完全插入上部平台(16)侧面的圆柱通孔(17)，圆柱通孔(17)的直径略大于柱状温度计(13)的外径，以使两者紧配但不会有太大的间隙；波纹管(4)本身具有弹性，其作用为支撑测量底座(2)，根据不同的同轴脉冲管冷指(9)的长度来选择波纹管(4)的长度，波纹管(4)的长度略小于同轴脉冲管冷指(9)的长度，在安装后保持略微张紧的状态，以对测量底座(2)施加向下的弹性力，使测量底座(2)的下表面与脉冲管冷头(3)的上表面紧贴，减小两者间的接触热阻带来的冷量传递损失；波纹管(4)的上端套入测量底座(2)的下部平台(18)，波纹管(4)的上端通孔(19)与测量底座(2)的下部平台(18)的侧面螺纹孔(20)对齐，并使用螺钉进行紧固连接；波纹管(4)下端套入调节圈(7)的上部圆环(22)内，波纹管(4)的下端通孔(21)与调节圈(7)的上部圆环(22)的圆环螺纹孔(23)对齐，并使用螺钉进行紧固连接；安装座(8)上部的圆环凸台(24)套入调节圈(7)的下部圆环(25)内，圆环凸台(24)的侧面均布通孔(26)与调节圈(7)的下部圆环(25)的侧面均布螺纹孔(27)的位置对齐，在测量时可以通过侧面均布通孔(26)与侧面均布螺纹孔(27)将波纹管(4)内部的空气抽出，使其保持真空环境；安装座(8)的圆环凸台(24)的侧面均布槽形调节孔(28)，与调节圈(7)的下部圆环(25)的侧面均布螺纹孔(27)对齐，根据同轴脉冲管冷指(9)的具体长度调节螺钉与槽形调节孔(28)的相对位置，从而调节波纹管(4)的张紧程度，并利用螺钉将安装座(8)和调节圈(7)连接为一体；连接为一体的测量底座(2)、波纹管(4)、调节圈(7)与安装座(8)整体罩入真空罩(1)中，并利用真空罩(1)的底部法兰(29)的法兰均布通孔(30)与安装座法兰(31)的法兰均布螺纹孔(32)进行螺钉紧固连接，并利用O型圈进行密封；接线座(5)与抽气接口(6)焊接于真空罩(1)的侧面；将同轴脉冲管冷指(9)插入波纹管(4)内，脉冲管冷头(3)的上端面贴紧测量底座(2)的下端面，利用真空罩(1)的底部法兰(29)的真空罩法兰安装通孔(36)及安装座法兰(31)的安装座法兰安装通孔(35)与冷指热端法兰(10)通过螺钉紧固连接，利用O型圈进行密封；接线座(5)通过信号线分别连接加热片(14)与柱状温度计(13)，向加热片(14)提供加热功率输入所需的电压和电流，将柱状温度计(13)的温度信号向外部输出；抽气接口(6)连接抽真空设备，保证真空罩(1)内部处于真空环境；从而共同形成一种测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦。...
【技术特征摘要】
1.一种测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦，它包括真空罩(1)、测量底座(2)、波纹管(4)、接线座(5)、抽气接口(6)、调节圈(7)、安装座(8)、柱状温度计(13)、加热片(14)，其特征在于：所述的测量底座(2)将柱状温度计(13)与加热片(14)集中于一体，在采用热平衡测量法测量制冷性能时，为脉冲管冷头(3)提供加热功率并将脉冲管冷头(3)的冷量传递至柱状温度计(13)，其中利用测量底座(2)的上部平台(16)的上表面螺纹孔(15)将加热片(14)固定于上部平台(16)，且柱状温度计(13)完全插入上部平台(16)侧面的圆柱通孔(17)，圆柱通孔(17)的直径略大于柱状温度计(13)的外径，以使两者紧配但不会有太大的间隙；波纹管(4)本身具有弹性，其作用为支撑测量底座(2)，根据不同的同轴脉冲管冷指(9)的长度来选择波纹管(4)的长度，波纹管(4)的长度略小于同轴脉冲管冷指(9)的长度，在安装后保持略微张紧的状态，以对测量底座(2)施加向下的弹性力，使测量底座(2)的下表面与脉冲管冷头(3)的上表面紧贴，减小两者间的接触热阻带来的冷量传递损失；波纹管(4)的上端套入测量底座(2)的下部平台(18)，波纹管(4)的上端通孔(19)与测量底座(2)的下部平台(18)的侧面螺纹孔(20)对齐，并使用螺钉进行紧固连接；波纹管(4)下端套入调节圈(7)的上部圆环(22)内，波纹管(4)的下端通孔(21)与调节圈(7)的上部圆环(22)的圆环螺纹孔(23)对齐，并使用螺钉进行紧固连接；安装座(8)上部的圆环凸台(24)套入调节圈(7)的下部圆环(25)内，圆环凸台(24)的侧面均布通孔(26)与调节圈(7)的下部圆环(25)的侧面均布螺纹孔(27)的位置对齐，在测量时可以通过侧面均布通孔(26)与侧面均布螺纹孔(27)将波纹管(4)内部的空气抽出，使其保持真空环境；安装座(8)的圆环凸台(24)的侧面均布槽形调节孔(28)，与调节圈(7)的下部圆环(25)的侧面均布螺纹孔(27)对齐，根据同轴脉冲管冷指(9)的具体长度调节螺钉与槽形调节孔(28)的相对位置，从而调节波纹管(4)的张紧程度，并利用螺钉将安装座(8)和调节圈(7)连接为一体；连接为一体的测量底座(2)、波纹管(4)、调节圈(7)与安装座(8)整体罩入真空罩(1)中，并利用真空罩(1)的底部法兰(29)的法兰均布通孔(30)与安装座法兰(31)的法兰均布螺纹孔(32)进行螺钉紧固连接，并利用O型圈进行密封；接线座(5)与抽气接口(6)焊接于真空罩(1)的侧面；将同轴脉冲管冷指(9)插入波纹管(4)内，脉冲管冷头(3)的上端面贴紧测量底座(2)的下端面，利用真空罩(1)的底部法兰(29)的真空罩法兰安装通孔(36)及安装座法兰(31)的安装座法兰安装通孔(35)与冷指热端法兰(10)通过螺钉紧固连接，利用O型圈进行密封；接线座(5)通过信号线分别连接加热片(14)与柱状温度计(13)，向加热片(14)提供加热功率输入所需的电压和电流，将柱状温度计(13)的温度信号向外部输出；抽气接口(6)连接抽真空设备，保证真空罩(1)内部处于真空环境；从而共同形成一种测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦。2.一种如权利要求1所述的测量同轴型脉冲管制冷机制冷性能的标准杜瓦的制造方法，其特征在于：测量底座(2)整体呈圆柱结构，分别使用精密车床车出测量底座(2)的上部平台(16)与下部平台(18)；在上部平台(16)上表面使用丝攻攻出上表面螺纹孔(15)，通过上表面螺纹孔(15)连接加热片(14)，利用慢走丝线...
【专利技术属性】
技术研发人员：党海政，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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