一种室外机柜传热系数测试系统和方法与流程

本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种对室外机柜的综合传热系数进行测试的方法和系统。

背景技术

由于外界温度对电子设备及蓄电池的工作状态具有较大影响，因此室外机柜中除了通信设备必要的耗能外，空调、加热片等温度控制设备会消耗大部分能量，为提高温控效率，减少能耗，对机柜的综合传热系数提出要求。根据中国移动企业标准《基站室外标准化机柜设备规范》，使用稳态法测试机柜综合传热系数。现有的机柜综合传热系数测试系统是在待测机柜内设置电加热器，电加热器由机柜内的温度传感器控制，温度低于23℃时，加热启动，否则加热停止。该系统存在加热阶段与非加热阶段温度波动较大，而且如果使用的温度传感器精度不高，容易出现温度过高或过低，而且电加热器不连续工作，功率损耗也很难测量，从而导致对综合传热系数的测试不准确。另一方面，对于基站用室外机柜，一般是2000×800×800mm(高×宽×深)，空间狭小，通过风扇很难达到内部温度的完全均匀。

还存在电阻丝加热效率低、电热不安全、电阻丝加热断电后还会因余热导致温度波动比较大而造成测试结果不准确的技术问题。

现有技术中在设置待测机柜内外的加热器、风扇时，都是手动放置、定位，整套系统在检测启动后如发现放置的位置导致温度均匀性差时，还需要开启实验柜，打开待测机柜重新放置、定位，过程中还需要释放柜内热量降温，非常麻烦，而且耗时长。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的材料和方法。本发明的一个方面，提供了一种室外机柜综合传热系数测试系统，该系统包括：气候室、温度传感器、温度记录仪、ptc热敏电阻、风扇、调节部件、功率计，所述气候室用于容置待测室外机柜，控制在预定温度；所述调节部件设置在待测机柜内，其上设置有若干个ptc热敏电阻、至少一个风扇，用于自动调节并固定ptc热敏电阻、风扇在待测室外机柜内的特定位置，所述特定位置为使机柜内温度均匀性最佳的位置，所述温度传感器设置在待测室外机柜内和/或待测室外机柜外多个位置，与温度记录仪相通信连接，功率计设置在气候室外，与ptc热敏电阻、风扇电性连接，用于检测ptc热敏电阻、风扇消耗的电能。

可选的，该系统包括控制仪，设置在气候室外，用于控制调节装置以及温度记录仪。

可选的，所述调节部件包括：电机、链条以及支架，所述控制仪控制电机运转，带动链条在支架上移动以对ptc热敏电阻、风扇进行位置调整。

可选的，所述电机的数量为2个，分别运转，用于分别调整ptc热敏电阻、风扇的位置。

本发明还提供一种利用前述的室外机柜综合传热系数测试系统的测试方法，该方法包括：

将待测室外机柜设置在大型气候室内，将调节装置设置在待测室外机柜内；待测室外机柜外大型气候室内以及待测室外机柜内的预定位置设置若干数量的温度传感器；利用控制仪控制调节装置自动调节待测机柜内ptc热敏电阻、风扇在待测机柜内的位置；设定大型气候室的温度；为ptc热敏电阻、风扇通电；ptc热敏电阻稳定后，每隔预定时间录温度记仪记录一次温度数据，功率计记录一次总功耗数据；根据记录的温度数据和总功耗数据计算传热系数。

可选的，根据记录的温度数据和总功耗数计算传热系数，具体为依据下述公式计算传热系数：

其中，k为总传热系数，a为标准化机柜内表面名义总面积，-为标准化机柜外平均温度，为标准化机柜内平均温度，为平均总功耗。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本发明不需要额外的温控器，pid，继电器等，温度控制准确，不会随时间产生漂移现象，温差小；本发明可以自动调节风扇，加热器的位置，可以达到被测机柜内温度均匀性最佳，不需要每次开启气候室(先降温，再升温)，节能，省时间，方便。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明提出的测试系统的结构图；

图2示出了利用本发明提出的测试系统的测试方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

标准文件《基站室外标准化机柜设备规范》中对基站机柜设备的综合传热系数能具有明确要求，将标准化机柜的空口和门关闭，置于低温试验柜内，标准化机柜外表面距离试验柜的内壁距离不小于600mm。标准化机柜内外的空气应流动。在标准化机柜表面处的气流速度不得大于2m/s。在标准化机柜内外布置数个热偶温度计。试验时，将试验柜的温度逐渐缓慢调低至-32℃，标准化机柜内用电热器加温至23℃，使标准化机柜外试验柜内的温度保持在-32℃±2℃。柜内外平均温差不小于55℃。若在30分钟内，标准化机柜外任意两个点间，和标准化机柜内任意两个测点间的温差不大于2℃，柜内电源总功耗率波动值不大于±2.5％时，即开始读数。以后每15分钟记录一组数据，包括各测点温度，标准化机柜内电器的总功耗等，共记录四组读数，最后再计算传热系数。为了满足上述标准要求，为了获取准确的测试结果，特提出本发明。

本发明提供一种室外机柜综合传热系数测试系统，如图1所示，该系统包括：气候室、温度传感器、温度记录仪、ptc热敏电阻、风扇、调节部件、功率计，所述气候室用于容置待测室外机柜，控制在预定温度；所述调节部件设置在待测机柜内，其上设置有若干个ptc热敏电阻、至少一个风扇，用于自动调节并固定ptc热敏电阻、风扇在待测室外机柜内的特定位置，所述特定位置为使机柜内温度均匀性最佳的位置，所述温度传感器设置在待测室外机柜内和/或待测室外机柜外多个位置，与温度记录仪相通信连接，功率计设置在气候室外，与ptc热敏电阻、风扇电性连接，用于检测ptc热敏电阻、风扇消耗的电能。

本发明设计了一种新型的使用ptc加热器的测试系统，该系统包括：大型气候室，温度传感器及记录仪，功率计，风扇，调节装置，其使用的测试原理是：在本测试方法中，保持被测试的机柜内外部的温度恒定，均匀是关键。基于此，待测机柜外的温度由大型气候室来控制，作为一种优选实施方式，选择空间较大、温度精度高的气候室。待测机柜内的加热采用ptc电阻来实现，选用居里温度为特定温度的ptc电阻。而机柜内侧的温度均匀性通过调节ptc电阻、风扇的位置来实现。

ptc电阻具有加热、传感兼控制三重功能，即兼有敏感元件、加热器和开关三种功能(ptc电阻有“热敏开关”之称)。这主要是利用了ptc的陡峭的温度/电阻特点。在居里温度点附近，ptc阻值可骤升3-6个数量级，可以当作一个定点温度极准确的温度控制开关使用。电流通过ptc电阻元件后引起温度升高，即发热体的温度上升，当超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增加，于是电流的下降导致元件温度降低，电阻值的减小又使电路电流增加，元件温度升高，周而复始，因此具有使温度保持在特定范围的功能，又起到开关作用。

调节部件包括可驱动的移动部件，移动部件上设置ptc热敏电阻、风扇，通过驱动移动部件移动，带动ptc热敏电阻、风扇移动以调整其在待测机柜内的位置，使其调整到能够保证待测机柜内温度均匀性最佳的位置。

利用本发明所提出的测试系统的测试步骤如下：

按图1布置好温度传感器及记录仪，功率计，风扇，调节装置；

将大型气候室设置为低温-32℃，加热的ptc电阻不用设置；

通过调节装置调整ptc电阻、风扇在机柜中的位置，使柜内温度均匀性获得最佳效果；

给ptc通电，待ptc温度稳定后，柜内温度达到稳定，

每隔一定时间(15min)记录一次数据，记录的数据包括功率计记录的功率损耗数据和温度记录仪记录的温度数据；

根据记录的上述数据计算传热系数。

作为一种优选实施方式，该系统包括控制仪，设置在气候室外，用于控制调节装置以及温度记录仪、功率计。调节装置上设置有可移动部件，而需要调整位置的ptc热敏电阻、风扇就设置在可移动部件上，通过调整可移动部件，完成对ptc热敏电阻、风扇的位置的调整。控制仪可控制调节装置的可移动部件的移动，控制温度记录仪记录温度数据，控制功率计测量功率损耗数据，并能够获取所记录的温度数据和功率损耗数据，以根据上述数据进行综合传热系数的计算。

作为一种优选实施方式，所述调节部件包括：电机、链条以及支架，风扇、ptc电阻设置链条上，所述控制仪控制电机运转，带动链条在支架上移动以对ptc热敏电阻、风扇进行位置调整。

作为其他的实施方式，调节部件包括滑轨，移动部件为滑块，风扇、ptc电阻设置滑块上，通过驱动滑块的移动来对ptc热敏电阻、风扇进行位置调整。

驱动装置为电机，可选的，所述电机的数量为2个，分别运转，可用于分别调整ptc热敏电阻、风扇的位置。

本发明还提供一种利用前述的室外机柜综合传热系数测试系统的测试方法，如图2所示，该方法包括：

s1.布置设备：将待测室外机柜设置在大型气候室内，将调节装置设置在待测室外机柜内；待测室外机柜外大型气候室内以及待测室外机柜内的预定位置设置若干数量的温度传感器；

s2.将ptc热敏电阻、风扇通电安装在调节装置上，并为ptc热敏电阻、风扇通电；

s3.利用控制仪控制调节装置自动调节待测机柜内ptc热敏电阻、风扇在待测机柜内的位置，达到温度均匀性最佳；

s4.设定大型气候室的温度；

s5.待测机柜内稳定温度后，每隔预定时间录温度记仪记录一次温度数据，功率计记录一次总功耗数据；

s6.根据记录的温度数据和总功耗数据计算传热系数。

可选的，根据记录的温度数据和总功耗数计算传热系数，具体为依据下述公式计算传热系数：

其中，k为总传热系数，单位可为w/(m²·℃)；a为标准化机柜内表面名义总面积m²；，为标准化机柜外平均温度，为标准化机柜内平均温度，单位为℃；为平均总功耗，单位为w。

本发明利用了ptc电阻的热敏特性、居里温度点特性以及陡峭的温度/电阻特点，发挥了ptc电阻的多重功能，代替了现有技术中广泛使用的电阻丝，能够为待测机柜的内部进行稳定安全的加热，代替了现有技术中应用的温控器、ptc电阻本身就仅靠通电就能控制本身的温度维持在一个既定温度点，本身就充当了温度传感与开关的作用。

作为另一种具体实施方式，测试方法包括下面步骤：

s1’.布置设备：将待测室外机柜设置在大型气候室内，将调节装置设置在待测室外机柜内；待测室外机柜外大型气候室内以及待测室外机柜内的预定位置设置若干数量的温度传感器；

s2’.通过气流模拟软件计算出温度均匀性最佳时ptc热敏电阻、风扇的安装位置

s3’.按照s2的结果将ptc热敏电阻、风扇通电安装在调节装置上，并为ptc热敏电阻、风扇通电；

s4’.根据测试实际情况，利用控制仪控制调节装置自动调节待测机柜内ptc热敏电阻、风扇在待测机柜内的位置，达到温度均匀性最佳；

s5’.设定大型气候室的温度并开启；

s6’.ptc热敏电阻稳定后测试系统达到待测机柜内稳定温度后，每隔预定时间录温度记仪记录一次温度数据，功率计记录一次总功耗数据；

s7’.根据记录的温度数据和总功耗数据计算传热系数。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

不需要额外的温控器，pid，继电器等；

ptc元件定点温度十分准确，定点温度即其居里温度点，它不会随时间产生漂移现象，温差小。

ptc加热效率高，提高测试准确度。

可靠性高，安全性好，寿命长。

由于ptc元件的热反应时间非常短，控温性能得到提高。

本发明使用了调节装置，可以自动调节风扇，加热器的位置，不需要每次开启气候室(先降温，再升温)，节能，省时间，方便。

通过气流模拟软件计算出温度均匀性最佳时ptc热敏电阻、风扇的安装位置能够便于自动确定ptc热敏电阻、风扇在待测机柜内的位置，便于实验的进行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。