本专利隶属于回热式低温脉管制冷机领域，具体涉及一种适用于独立评价脉管制冷机惯性管和气库调相能力的装置。
背景技术：
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脉管制冷机是一种新型回热式低温制冷机，与传统斯特林制冷机相比，它消除了冷端的机械运动部件，采用热端的调相机构来获得理想的相位关系，具有结构简单、振动小、可靠性高等优点。20世纪80年代以来，脉管制冷机在国内外得到了广泛的重视和研究，在航空航天、超导工业、低温电子、低温医学等方面得到了广泛应用。随着对脉管制冷机理的深入研究以及调向机构的逐步改进，脉管制冷机技术日臻成熟，尤其是80K以上温区的效率已能达到与斯特林制冷机相当的水平。
脉管制冷机由线性振荡压缩机、脉管冷指、调相机构三部分组成，脉管制冷机高效运行时需要三部分耦合匹配协同作用，当整机性能未达到设计目标时，需要甄别出压缩机、脉管冷指抑或调相机构出现了问题，这就要对脉管制冷机调相机构进行独立的评价。目前主要使用的调相装置为惯性管加气库的组合方式，由于惯性管长度较长，气库体积较大，因此在实际加工和应用过程中容易带来结构和性能的改变。然而惯性管和气库的调相能力直接决定了脉管制冷机的制冷性能。
目前由于惯性管和气库属于被动调相装置，其设计尺寸确定后直接与脉管制冷机冷指进行配合测试，并通过制冷性能进行整体评价，测试时引入的冷指结构以及惯性管和气库的温度偏差均会影响调相性能的判断。目前并未有一种有效的方法能够完全将惯性管和气库从整机中分离出来进行单独评价。
技术实现要素：
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本专利的目的是提供一种结构简单、操作便捷的独立评价评价脉管制冷机惯性管和气库调相能力的装置，解决现有回热式低温制冷机无法对惯性管和气库调相结构设计性能优劣进行独立、有效的评价的问题。
本专利独立评价惯性管和气库调相能力的装置，包括线性压缩机1、动态压力传感器2、待评价惯性管3、待评价气库4、位移传感器5、示波器6和温控装置7；其特征在于：
所述线性压缩机1出气孔截面上开密封槽，安装适配的橡胶密封圈进行密封，并且经动态压力传感器2通过螺纹连接；动态压力传感器2与待评价惯性管3和气库4进气口法兰连接，安装适配的金属密封环进行密封；待评价惯性管3和气库4由温控装置7进行温度控制；线性压缩机1压缩活塞上安装位移传感器5并与动态压力传感器2一同连接至示波器6。动态压力传感器2为压电传感器类型，其与传感器三通阀座采用螺接形式连接并采取密封措施。
所述的一种独立评价惯性管和气库调相能力的装置，其特征在于：所述线性压缩机1为对置式线性压缩机。。
所述的一种独立评价惯性管和气库调相能力的装置，其特征在于：待评价惯性管3和气库4被温控装置7进行温度控制，温度波动范围小于0.5K。
所述的一种独立评价惯性管和气库调相能力的装置，其特征在于：所述位移传感器5为非接触式位移传感器，测量精度1微米以上。
所述的独立评价惯性管和气库调相能力的装置的评价方法，具有以下步骤：
1)通过温控装置使得待测惯性管3和气库4处于一定温度T并保持不变；
2)通过调节线性压缩机1的输入功率，利用示波器6读取位移传感器5和动态压力传感器2的幅值和相位差，即压缩机活塞位移X，压力波P和相位差θ；
3)根据热声学理论间接计算得到线性压缩机1输出声功为： Wa＝πfA|P||X|sinθ，其中A为活塞表面积，f为运行频率，θ为压力波P与压缩活塞位移X的相位差；
4)压缩机输出声功和相位差即为待测惯性管3和气库4在温度T时的所需声功和调相角度；
5)通过调节压缩机输入功率控制活塞位移可以得到待测惯性管3和气库4 在不同入口声功下的调相角度；
6)当需要评价其他惯性管和气库的调相能力时，只需将其替代待测惯性管 3和气库4所在位置。
7)利用此方法，可以得到任意惯性管和气库在不同温度时的耗散声功和调相角度之间的关系，即惯性管和气库的调相能力。
以上所述参数全部能够通过示波器测量得到，因此本专利装置的等效声功和相位与惯性管入口声功和相位一致，评价方法是有效可行的。
本专利的优点在于：对脉管制冷机惯性管和气库调相能力进行单独测试评价，使得惯性管和气库调相结构从脉管制冷机中独立出来，更加明确了问题根源，提高脉管制冷机惯性管和气库调相结构的设计优化效率；可以同时评价惯性管和气库在不同温度下的调相能力，满足低温惯性管的应用；同时对惯性管和气库进行有效的质量检测与规模化筛选，确保产品一致性。
附图说明：
图1为本专利用于独立评价惯性管和气库调相能力的装置原理示意图。
具体实施方式：
下面结合附图及实施例进一步描述本专利。
如图1所示，本专利独立评价脉管制冷机惯性管和气库调相能力的装置，包括线性压缩机1、动态压力传感器2、待评价惯性管3、待评价气库4、位移传感器5、示波器6和温控装置7。
线性压缩机1出气孔截面上开密封槽，安装适配的橡胶密封圈进行密封，并且经动态压力传感器2通过螺纹连接；动态压力传感器2与待评价惯性管3 和气库4进气口法兰连接，安装适配的金属密封环进行密封；待评价惯性管3 和气库4由温控装置7进行温度控制；线性压缩机1压缩活塞上安装位移传感器5并与动态压力传感器2一同连接至示波器6。动态压力传感器2为压电传感器类型，其与传感器三通阀座采用螺接形式连接，密封垫圈采用铍青铜材料，并在传感器上绕制生胶带进行辅助密封。气体容腔4外形为金属材质的规则圆柱体。
该专利装置的评价方法按以下步骤进行：
1)通过温控装置使得待测惯性管3和气库4处于一定温度T并保持不变；
2)通过调节线性压缩机1的输入功率，利用示波器6读取位移传感器5 和动态压力传感器2的幅值和相位差，即压缩机活塞位移X，压力波P和相位差θ；
3)根据热声学理论间接计算得到线性压缩机1输出声功为：Wa＝πfA|P||X|sinθ其中A为活塞表面积，f为运行频率，θ为压力波P与压缩活塞位移X的相位差；
4)压缩机输出声功和相位差即为待测惯性管3和气库4在温度T时的所需声功和调相角度；
5)通过调节压缩机输入功率控制活塞位移可以得到待测惯性管3和气库4 在不同入口声功下的调相角度；
6)当需要评价其他惯性管和气库的调相能力时，只需将其替代待测惯性管3和气库4所在位置。
7)利用此方法，可以得到任意惯性管和气库在不同温度时的耗散声功和调相角度之间的关系，即惯性管和气库的调相能力。
最后应说明的是：本行业的技术人员应该了解，本专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利的原理，在不脱离本专利精神和范围的前提下，本专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利范围内。本专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。