一种液体体积弹性模量测试方法及测试装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种液体体积弹性模量测试方法及测试装置，主要解决了现有技术进行液体体积弹性模量测试时，需要通过精密毛细管比重瓶来测量，这样导致成本高，周期长，难以应用至工程中的问题。该液体体积弹性模量测试装置包括腔体，腔体顶部平行设置有内径相同的活塞套筒和传感器套筒；所述活塞套筒内设置有活塞，活塞远离腔体一端设置有用于推动活塞运动的活塞驱动装置；所述传感器套筒内设置有传感器；所述活塞、腔体与压力传感器形成一个密封空间。该液体体积弹性模量测试方法及测试装置用简易装置及配合该装置的方法实现了对液体体积弹性模量的测量，提高了测试效率。
【专利说明】一种液体体积弹性模量测试方法及测试装置【技术领域】
[0001]本发明提供一种液体体积弹性模量测试方法及测试装置。
【背景技术】
[0002]随着微电子技术的发展，芯片的功耗越来越高，传统的自然散热和强迫风冷的散热方式已经不能解决芯片的散热问题。与空气相比，液体比热容要高许多倍，因此液体冷却是解决大功耗芯片散热的一个较佳途径。
[0003]对芯片采用液体散热时，一般是在芯片的顶部安装一个液冷散热器。温度较低的冷却液流入液冷散热器的入口，当冷却液吸收了芯片的热量后，然后从液冷散热器的出口流出，这样就达到了降低芯片温度的目的。为了提高设备的维护性，一般在液冷散热器的出入口各安装一个液冷接头，当需要对设备进行维护时，就需要将外部冷却源与液冷散热器之间的液冷接头断开。当液冷接头断开后，液冷散热器内部充满了冷却液。由于液体具有热胀冷缩的特点，当外部环境温度升高后，冷却液将膨胀使得散热器内部的压力急剧升高，严重时会损坏液冷散热器。为避免该情况发生，一般需要在液冷散热器上安装一个泄压装置。当压力升高时，泄压装置启动，为冷却液提供一个空间，使得多余的液体被排出或者进入其它腔体，这样就可以避免冷却液热胀冷缩对液冷散热器的破坏。[0004]一个设计合理的泄压装置一定要与系统压力、冷却液特性以及散热器的耐压值相适应。冷却液的特性主要指液体在某一个压力的体积变化率，在物理术语上叫做液体的体积弹性模量。冷却液的体积弹性模量是设计泄压装置的一个主要依据，但是测试冷却液的体积弹性模量却十分困难，需要通过精密毛细管比重瓶来测量，这就会带来工程应用带来诸多不变。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种液体体积弹性模量测试方法及测试装置，主要解决了现有技术进行液体体积弹性模量测试时，需要通过精密毛细管比重瓶来测量，这样导致成本高，周期长，难以应用至工程中。
[0006]本发明的具体技术解决方案如下:
[0007]该液体体积弹性模量测试装置包括腔体，腔体顶部平行设置有内径相同的活塞套筒和传感器套筒；所述活塞套筒内设置有活塞，活塞远离腔体一端设置有用于推动活塞运动的活塞驱动装置；所述传感器套筒内设置有传感器；所述活塞、腔体与压力传感器形成一个密封空间。
[0008]上述活塞套筒上还设置有漏液孔，设漏液孔半径为r，漏液孔中心轴与腔体底面之间的垂直距离为h，压力传感器定位面与与腔体底面之间的垂直距离为H，应满足h-r=H ;所述压力传感器定位面为压力传感器靠近腔体一侧与液体接触的表面。
[0009]上述活塞驱动装置为精致细牙螺纹柱。
[0010]该液体体积弹性模量测试方法，包括以下步骤:[0011]I]向一密封腔体内通入被测液体并记录通入液体的体积V，同时在该腔体上平行设置两个与腔体连通的套筒，使两个套筒内液面高度相同；
[0012]2]向第一套筒施加作用力，并记录施加该作用力后该套筒内液体体积变化量AV ;向第一套筒施加作用力的同时，测量并记录第二套筒内得压力变化值ΛΡ，测量时应保证第二套筒内液面不上升；
[0013]3]根据模量公式Ev=(V/AV) Λ P，计算出液体的弹性模量。
[0014]上述步骤I中使两个套筒内液面高度相同具体是:在其中一个套筒上设置漏液孔，当液面到达漏液孔位置时，液面不再上升。
[0015]上述步骤2向第一套筒施加作用力具体是:在第一套筒内设置有活塞和驱动活塞运动的活塞驱动装置，缓慢的旋转活塞驱动装置，以使得活塞缓慢的向下移动，当活塞与漏液孔的底面在同一水平面时，活塞对被测液体开始施以压力；每旋转一圈活塞驱动装置，活塞向下移动的距离即为一个细牙螺距P，接着根据活塞套筒的直径D，计算出液体被压缩的体积Λ V,即为液体体积的变化值，Λ V=0.25* Ji *D2*p*n，其中η为旋转活塞驱动装置的圈数；
[0016]上述步骤2中测量并记录第二套筒内得压力变化值ΛΡ，测量时应保证第二套筒内液面不上升具体是:通过设置在第二套筒内的压力传感器获得被测液体的压力，随着活塞驱动装置旋转圈数的增加，获取不同的压力值，并记录在不同活塞驱动装置旋转圈数η与对应的压力值P。
[0017]本发明的优点如下:
[0018]该液体体积弹性模量测试方法及测试装置用一种简易装置及配合该装置的方法实现了对液体体积弹性模量的测量，提高了测试效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明原理示意图；
[0020]附图明细如下:1_活塞驱动装置；2-活塞；3_活塞套筒；4-腔体；5_漏液孔；6-压力传感器；7-传感器套筒；
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本发明进行详述:
[0022]该液体体积弹性模量测试装置包括腔体，腔体顶部平行设置有内径相同的活塞套筒和传感器套筒；活塞套筒内设置有活塞，活塞远离腔体一端设置有用于推动活塞运动的活塞驱动装置；传感器套筒内设置有传感器；活塞、腔体与压力传感器形成一个密封空间。活塞套筒上还设置有漏液孔，设漏液孔半径为r，漏液孔中心轴与腔体底面之间的垂直距离为h，压力传感器定位面与与腔体底面之间的垂直距离为H，应满足h-r=H ;压力传感器定位面为压力传感器靠近腔体一侧与液体接触的表面。
[0023]根据液体弹性模量的定义可知液体的压缩性是与其体积弹性模量成反比，模量定义为:Ev= (V/ Λ V) Λ P，其中，V为液体总体积，Λ V为液体的变化值，Λ P为压力的变化值；
[0024]如图1所示，首先，将液体体积弹性模量测试装置的活塞及驱动装置和压力拆掉，然后从安装活塞的套筒内不断注入液体，当液面达到活塞套筒侧壁的液体流出孔时，液面就不会上升。由于液体弹性模量的结构固定，液体的体积V是固定的。
[0025]其次，将压力传感器安装在压力传感器的套筒并拧紧，由于压力传感器的定位面与活塞套筒的漏液孔底面在一个水平面上，所以可以保证体积V是固定的。
[0026]缓慢的旋转活塞驱动装置，以使得活塞缓慢的向下移动，当活塞与基准线(漏液孔的底面)在同一水平面时，活塞对被测液体开始施以压力。
[0027]由于活塞套筒采用的是精致细牙螺纹结构，可以保证被测液体的弹力不会使活塞向上移动，每旋转一圈活塞驱动装置，活塞向下移动的距离即为一个细牙螺距P，接着根据活塞套筒的直径D，可以计算出液体被压缩的体积AV，即为液体体积的变化值，AV=0.25* 31 *D2*p*n，其中η为旋转活塞驱动装置的圈数。
[0028]在另一端，通过压力传感器可以获得此时被测液体的压力，随着活塞驱动装置旋转圈数的增加，获取不同的压力值，并记录在不同活塞驱动装置旋转圈数η与对应的压力值Ρ。
[0029]最后，根据模量公式Εν= (V/ △ V) △ Ρ，可以计算出液体的弹性模量。
[0030]为了提高测试的准确性，应注意以下问题:
[0031]防止压力使腔体产生变形从而影响实验数据的准确性，应使腔体厚度较大，保证腔体有足够的抗变形的能力；腔体容积应较大，套筒的直径应较小；为了防止被测液体从活塞或压力传感器泄露出去， 应尽量提高活塞套筒与活塞、传感器套筒与传感器之间的配合精度，活塞驱动装置与套筒应采用精密的细牙螺纹进行配合，保证其配合精度；漏液孔的底部应与压力传感器的安装底面保持在同一水平面上。
【权利要求】
1.一种液体体积弹性模量测试装置，其特征在于:包括腔体，所述腔体顶部平行设置有内径相同的活塞套筒和传感器套筒；所述活塞套筒内设置有活塞，活塞远离腔体一端设置有用于推动活塞运动的活塞驱动装置；所述传感器套筒内设置有传感器；所述活塞、腔体与压力传感器形成一个密封空间。
2.根据权利要求1所述的液体体积弹性模量测试装置，其特征在于:所述活塞套筒上还设置有漏液孔，设漏液孔半径为r，漏液孔中心轴与腔体底面之间的垂直距离为h，压力传感器定位面与与腔体底面之间的垂直距离为H，应满足h-r=H ;所述压力传感器定位面为压力传感器靠近腔体一侧与液体接触的表面。
3.根据权利要求1或2所述的液体体积弹性模量测试装置，其特征在于:所述活塞驱动装置为精致细牙螺纹柱。
4.一种液体体积弹性模量测试方法，其特征在于，包括以下步骤: 1]向一密封腔体内通入被测液体并记录通入液体的体积V，同时在该腔体上平行设置两个与腔体连通的套筒，使两个套筒内液面高度相同； 2]向第一套筒施加作用力，并记录施加该作用力后该套筒内液体体积变化量ΔV;向第一套筒施加作用力的同时，测量并记录第二套筒内得压力变化值ΔΡ，测量时应保证第二套筒内液面不上升； 3]根据模量公式Ev=(V/ΔV) △ P，计算出液体的弹性模量。
5.根据权利要求4所述的液体体积弹性模量测试方法，其特征在于:所述步骤I中使两个套筒内液面高度相同具体是:在其中一个套筒上设置漏液孔，当液面到达漏液孔位置时，液面不再上升。
6.根据权利要求5所述的液体体积弹性模量测试方法，其特征在于:所述步骤2向第一套筒施加作用力具体是:在第一套筒内设置有活塞和驱动活塞运动的活塞驱动装置，缓慢的旋转活塞驱动装置，以使得活塞缓慢的向下移动，当活塞与漏液孔的底面在同一水平面时，活塞对被测液体开始施以压力；每旋转一圈活塞驱动装置，活塞向下移动的距离即为一个细牙螺距P，接着根据活塞套筒的直径D，计算出液体被压缩的体积ΔV，即为液体体积的变化值，ΔV=0.25* π *D2*p*n，其中n为旋转活塞驱动装置的圈数。
7.根据权利要求6所述的液体体积弹性模量测试方法，其特征在于:所上述步骤2中测量并记录第二套筒内得压力变化值ΔΡ，测量时应保证第二套筒内液面不上升具体是:通过设置在第二套筒内的压力传感器获得被测液体的压力，随着活塞驱动装置旋转圈数的增加，获取不同的压力值，并记录在不同活塞驱动装置旋转圈数n与对应的压力值P。
【文档编号】G01N3/08GK103674703SQ201310681000
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】杨明明, 赵航, 白振岳, 董进喜, 郭建平, 赵亮 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所