電子設(shè)備熱仿真及熱測試技術(shù)研究

[摘 要]在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的今天，電子產(chǎn)品和設(shè)備的數(shù)量也在隨之不斷的增加。熱仿真和熱測試這兩項技術(shù)作為電子設(shè)備中包含的兩個關(guān)鍵技術(shù)，其技術(shù)水平的高低將會對設(shè)備本身的使用效率產(chǎn)生直接影響。對此，本文以電子設(shè)備為立足點，分別對其熱測試和熱仿真兩項技術(shù)進(jìn)行細(xì)致研究。

[關(guān)鍵詞]電子設(shè)備；熱仿真；熱測技術(shù)；研究

中圖分類號：TN06 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）17-0317-01

引言：就目前來看，熱控制技術(shù)正處于一個方興未艾的發(fā)展階段，國際上有很多的國家和地區(qū)都將熱控制技術(shù)作為各個軍工行業(yè)電子研究機(jī)構(gòu)必須要研究的一項復(fù)雜的電子系統(tǒng)中的一種核心技術(shù)。但由于電子設(shè)備以往的研發(fā)過程相對較為落后，設(shè)計師對以往設(shè)計經(jīng)驗的依賴性較高，這使得其相關(guān)熱技術(shù)無法得到喲小發(fā)展。因此，對熱仿真和測試技術(shù)進(jìn)行細(xì)致研究勢在必行。

1. 電子系統(tǒng)中的熱仿真與可靠性

就目前來看，電子系統(tǒng)正在逐漸向著緊湊型和小型化的方向不斷發(fā)展，這也使得其應(yīng)用范圍在不斷的擴(kuò)大。但在不同的行業(yè)領(lǐng)域之中，其應(yīng)用電子系統(tǒng)的環(huán)境存在著一定的差異性，特別是在國防軍工和航空航天這兩個行業(yè)的電子系統(tǒng)中。由于其外部環(huán)境溫度變化的范圍相對較大，常常會出現(xiàn)超出電子系統(tǒng)常會使用溫度極限的情況出現(xiàn)，所以其使用環(huán)境也更加的嚴(yán)峻，這就在一定程度上對電子設(shè)備本身的熱設(shè)計工作提出了更高層次的要求。

在電子設(shè)備中，熱仿真技術(shù)的存在主要是為了確保設(shè)備內(nèi)部包含的所有元器件其本身的工作溫度可以一直處于安全范圍之內(nèi)，一旦在施工的過程中超出了這一范圍，元器件本身的工作性能就會降低，設(shè)備的使用壽命就會減少，從而使得電子設(shè)備本身的可靠性無法得到有效的保障。因此，為了確保熱仿真技術(shù)的準(zhǔn)確性，相關(guān)人員一定要對流體力學(xué)、熱力學(xué)、不同介質(zhì)環(huán)境中的熱傳遞規(guī)律等有充分的了解，從而做出精準(zhǔn)的電子設(shè)備工作環(huán)境預(yù)期，進(jìn)而為熱設(shè)計工作的進(jìn)一步進(jìn)行提供充分的設(shè)計依據(jù)[1]。此外，伴隨以CFD為核心技術(shù)的專業(yè)性熱仿真軟件發(fā)展進(jìn)度的逐步成熟和一些先進(jìn)仿真工具的出現(xiàn)，也為電子設(shè)備內(nèi)任意點溫度、流體速度和壓力等設(shè)計變量的準(zhǔn)確性提供了有效的保障，從而進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整了熱設(shè)計技術(shù)，提升了整個電子設(shè)備的可靠性與熱性能。

2. 熱仿真技術(shù)的優(yōu)勢和具體應(yīng)用

對于所有的電子設(shè)備來講，做好設(shè)備本身熱性能的設(shè)計是十分必要的。而就熱仿真軟件本身來看，其存在的最大的優(yōu)勢就在于，其能夠通過虛擬樣機(jī)的構(gòu)造，對設(shè)備的熱設(shè)計工作進(jìn)行優(yōu)化，通過借助計算機(jī)本身具有的強(qiáng)大仿真和后期處理能力，將電子設(shè)備內(nèi)部的空氣或者是液冷板內(nèi)部液體的流動情況進(jìn)行直觀和形象的揭示，及時發(fā)現(xiàn)其流動的不合理性可能會造成的問題，以便從根本上找出根源問題，并給予解決[2]。

在軍工行業(yè)的電子系統(tǒng)中應(yīng)用電子設(shè)備時，因為設(shè)備的工作空間容易受限制、工作環(huán)境較為惡劣，要想確保設(shè)別可以這一會處于正常、可靠的工作狀態(tài)，該行業(yè)電子設(shè)備的操作人員一般會使用相對較為專業(yè)的熱仿真軟件來對熱設(shè)計進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。與此同時，電子設(shè)備的應(yīng)用，可以有效解決傳統(tǒng)熱學(xué)理論在計算過程中存在的耗時長、程序繁瑣、結(jié)果誤差較大等缺陷問題的存在。

3. 熱測試裝置和測試驗證

在熱測試裝置之中，高壓氮氣是該裝置中的壓力源所在，電子設(shè)備在運行的過程中可以通過減輕和精確的調(diào)節(jié)閥門壓力這兩種方式對液體容器本身的壓力進(jìn)行有效的控制。一般情況下，這種熱測試采用的都是試驗的方式。由于連接管內(nèi)部的截面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于其試驗時使用的模塊的內(nèi)界面劑，而冷卻過的水在流過來看試驗?zāi)K之后，會被直接排放到同大氣壓力相等的收集容器之中。因此，在試驗系統(tǒng)中，大部分的壓力差都會在試驗?zāi)K上被消耗。與此同時，試驗中使用的儲液容器內(nèi)包含的液體溫度主要是由設(shè)備中的溫度控制單元通過了精細(xì)的調(diào)節(jié)和控制單元來完成溫度開工至工作的，其控制的精確度可以被控制在零點五攝氏度這一范圍之內(nèi)[3]。在試驗?zāi)K之外，覆蓋著帶有絕熱保溫性能的材料，在熱測試驗證的過程中，試驗人員可以通過單向流動所處的加熱條件下，對熱平衡進(jìn)行有效的計算，通過這種計算獲得的熱測試技術(shù)結(jié)果，可以使電子設(shè)備在惡劣的運行環(huán)境之中，其本身的散熱損失能夠被控制在百分之五以內(nèi)。此外，這樣一來，電子設(shè)備本身的加熱熱量基本可以完全被處于流動狀態(tài)的冷卻水吸收。

結(jié)束語：

總而言之，高熱流和高密度的熱控制技術(shù)一直以來都是電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵和難點技術(shù)。對此，本文以熱冷卻模塊作為主要的論述點，通過對其整體研究過程的細(xì)致分析，從而對熱仿真和測試這兩項技術(shù)對整個電子系統(tǒng)和其內(nèi)部包含的電子設(shè)備的重要性進(jìn)行了分析。此外，還通過相互定量對比驗證的方式進(jìn)一步闡述了這兩項技術(shù)對相關(guān)行業(yè)未來發(fā)展具有的重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 盧錫銘，吳亮.電子設(shè)備熱仿真及優(yōu)化技術(shù)研究[J].工業(yè)控制計算機(jī)，2013，04：125-127.

[2] 盧錫銘.電子設(shè)備熱仿真及熱測試技術(shù)研究[J].艦船電子對抗，2013，03：118-120.

[3] 顧林衛(wèi).電子系統(tǒng)的熱仿真及熱測試研究[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2011，03：78-80.

作者簡介

1袁濤，男，陜西寶雞，陜西烽火電子股份有限公司。