真空绝热板内压检测设备的研发

摘要

真空绝热板(VIP:Vacuum Insulation Panel)是一种A1级不燃超高效绝热材料，导热系数可以达到1~3mW/(m·K)，相同尺寸时，其热阻相当于普通绝热材料的20倍甚至更大。VIP基于真空绝热原理，内压强越低绝热性能越好。将烘干的多孔性芯材装入具有高抗气体渗透性的膜材中，抽真空然后在真空状态下进行热封，使VIP内部与外部环境隔绝，就形成了完整的一片VIP。VIP广泛应用于冰箱、冰柜、冷藏箱、冷库、建筑墙体保温、舰艇、船舶、汽车、电热水器等领域。由于VIP机械物理性能不佳、结构特殊，必须要用无损的检测方法对其进行全检。现有的检测手段效率低下，随着各领域对VIP的需求越来越大，VIP的质检跟不上生产的矛盾日益凸显。
　　本课题研发了一种检测一片VIP仅需8~12s的真空绝热板内压测量仪原型机。其测试效率是现有检测方法的10倍甚至更多，实测范围误差为12.42％，不对VIP造成任何物理和性能上的损害，测试效率满足并且超出了生产的需求，有一定实际意义。该测量仪基于逆真空法原理，通过在VIP外部制造与VIP内部相等或者更小的压强，使VIP的膜材和芯材发生分离，找出激光测距仪和真空计采集的数据中Distance曲线的拐点，得到VIP的内部压强。本课题完成了测量仪机械、电气、软件设计和制作，选用了相应的激光测距仪、电磁阀、真空机、真空计和条形码打印机等配件，安装调试，形成一台自动化设备。
　　利用真空绝热板内压测量仪和NETZSCH HFM436热流导热系数仪分别测量气相二氧化硅芯材VIP的内压强和导热系数，建立两者的联系，拟合出函数关系，得出气相二氧化硅芯材VIP的理论最低导热系数为4.2622mW/(m·K)。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 VIP检测的难度

1.3 VIP检测研究现状

1.4选题依据和内容

第二章 测量仪的简介及工作原理

2.1 仪器简介

2.2 逆真空法原理

2.3 开发流程

2.4 技术参数

2.5 操作流程

2.6 配件选用

第三章 测量仪的硬件软件设计

3.1 机械设计

3.2 软件设计

3.3 电气设计

第四章 测量数据曲线处理

4.1 曲线分析

4.2 曲线处理

第五章 目标测试与结果分析

5.1 测量仪精度

5.2 误差来源

5.3 气相二氧化硅VIP实验

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 改进方向

6.3 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附件1：双串口数据读取软件原始代码

附件2：单片机与上位机的通讯协议