專利名稱：帶相位反饋調節的主動活塞式脈沖管制冷機的制作方法
技術領域：
本發明涉及制冷與低溫技術領域，特別是涉及一種帶相位反饋調節的主動活塞式脈沖管制冷機。
背景技術：
通常情況，小型低溫制冷機需要在其低溫端有運動活塞，由于低溫制冷機在低溫部分必須無油，導致活塞磨損嚴重，制冷效率下降，需要定期維護，壽命受到限制。因此，基于制冷機在啟動和運行階段對冷量的不同需求，制冷劑在啟動階段需要最大冷量快速降溫，在穩定運行階段需要最高效率，以減少功耗。

發明內容
發明目的:本發明針對現有技術中低溫活塞磨損嚴重、制冷機效率低的不足，提出了一種帶相位反饋調節的主動活塞式脈沖管制冷機。技術方案:一種帶相位反饋調節的主動活塞式脈沖管制冷機，包括主動控制系統、壓縮活塞、熱端散熱器、蓄冷器、冷端換熱器、冷端層流器、脈沖管、熱端層流器和主動活塞；熱端散熱器和冷端換熱器位于蓄冷器兩端；冷端層流器和熱端層流器位于脈沖管兩端；
熱端散熱器與壓縮活塞連接，冷端換熱器與冷端層流器連接；熱端層流器與主動活塞連接，主動控制系統控制主動活塞運動；
主動控制系統包括數據采集單元、壓力波傳感器和功率放大單元。制冷機工作時，主動控制系統通過壓力波傳感器采集壓縮活塞產生的壓力波信號，將壓力信號轉變為電壓信號，發送到數據采集單元并生成一個有相位差的電壓信號，發送到功率放大單元，經功率放大單元放大后，輸出控制主動活塞的運動。本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果:本發明克服了現有技術中低溫活塞磨損嚴重、制冷機效率低的缺點，避免了低溫部分的運動活塞；同時根據采集壓力波信號，主動控制系統調節主動活塞的輸出電壓相位，提高了制冷機的效應以及運行工況的切換，優化了低溫制冷機的性能。


圖1為本發明實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。圖1為本發明實施例的結構示意圖。該種制冷機包括主動控制系統1、壓縮活塞
2、熱端散熱器3、蓄冷器4、冷端換熱器5、冷端層流器6、脈沖管7、熱端層流器8和主動活塞9 ;熱端散熱器3和冷端換熱器5位于蓄冷器4兩端；冷端層流器6和熱端層流器8位于脈沖管7兩端；熱端散熱器3與壓縮活塞2連接，冷端換熱器5與冷端層流器6連接；熱端層流器8與主動活塞9連接，主動控制系統I控制主動活塞9運動；其中，主動控制系統I包括數據采集單元、壓力波傳感器和功率放大單元；作為優選的，數據采集單元包括數據采集軟件、帶輸出功能的數據采集卡。壓力波傳感器可以采用通用的壓電式傳感器，直接將壓力信號轉變為電壓信號，并發送到數據采集卡。數據采集卡要求有模擬輸入輸出功能，如NI的PCI6229板卡；也可以是帶有PCI插槽的普通電腦或者工控機。數據采集軟件可以采用通用的MCGS組態軟件，只要具備數據采集、處理和輸出即可。功率放大單元可以是標準的功率放大器，也可以是單獨的放大芯片和電路。主動控制系統也可以采用專用的集成信號處理模塊。該種制冷機的主要工作原理:
當壓縮活塞2做往復運動時，壓力波和質量波經過熱端散熱器3、蓄冷器4、冷端換熱器
5、冷端層流器6、脈沖管7、熱端層流器8，到達主動活塞9。主動控制系統I通過壓力波傳感器采集壓縮活塞2產生的壓力波信號，將壓力信號轉變為電壓信號，發送到數據采集單元并生成一個有相位差的電壓信號，發送到功率放大單元，經功率放大單元放大后，輸出控制主動活塞9的運動。運行過程中，可以根據工況要求調節相位差，達到優化調節制冷機運行工況的要求，也可以根據運行需要將制冷機工作在最大制冷量或最高效率模式。在該種制冷機工作時，當壓力波和質量波相位相同發生在蓄冷器的最冷端，該制冷機在最大制冷量模式；當壓力波和質量波相位相同發生在蓄冷器中間位置時，此時制冷機在最高效率模式。
權利要求
1.一種帶相位反饋調節的主動活塞式脈沖管制冷機，包括主動控制系統(I)、壓縮活塞(2)、熱端散熱器(3)、蓄冷器(4)、冷端換熱器(5)、冷端層流器(6)、脈沖管(7)和熱端層流器(8); 熱端散熱器(3)和冷端換熱器(5)位于蓄冷器(4)兩端； 冷端層流器(6)和熱端層流器(8)位于脈沖管(7)兩端； 熱端散熱器(3 )與壓縮活塞(2 )連接，冷端換熱器(5 )與冷端層流器(6 )連接； 其特征在于，還包括主動活塞(9)，熱端層流器(8)與主動活塞(9)連接，主動控制系統(I)控制主動活塞(9)運動。
2.根據權利要求1所述的帶相位反饋調節的主動活塞式脈沖管制冷機，其特征在于，所述主動控制系統(I)包括數據采集單元、壓力波傳感器和功率放大單元； 壓力波傳感器采集壓縮活塞(2)產生的壓力信號，將壓力信號轉變為電壓信號，發送到數據采集單元并生成一個有相位差的電壓信號，發送到功率放大單元，經功率放大單元放大后，輸出控制王動活塞(9)的運動。
3.根據權利要求2所述的帶相位反饋調節的主動活塞式脈沖管制冷機，其特征在于，所述主動控制系統(I)也可以采用專用的集成信號處理模塊；所述壓力波傳感器采用通用的壓電式傳感器；所述功率放大單元是包括功率放大器或者包括放大芯片和電路。
全文摘要
本發明公開了一種帶相位反饋調節的主動活塞式脈沖管制冷機，包括主動控制系統、壓縮活塞、熱端散熱器、蓄冷器、冷端換熱器、冷端層流器、脈沖管、熱端層流器和主動活塞；主動控制系統通過壓力波傳感器采集壓縮活塞產生的壓力波信號，并依據所述壓力波相位生成驅動主動活塞的電壓波形，控制主動活塞的運動。本發明以壓縮活塞產生的壓力波為相位參考點，采用主動控制系統控制主動活塞的運動，能夠提高制冷機的效應以及運行工況的切換。本發明主要用于低溫冷卻、超導冷卻、高真空、工業氣體產業等裝置領域。
文檔編號F25B49/02GK103105018SQ20131003410
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者梁文清, 錢華, 鄭曉紅 申請人:東南大學