密闭机箱内部可见光相机的散热解决方案

时间:2017-10-27 14:41:00 来源:中国九州娱乐网,九州娱乐场注册,九州娱乐场网 添加人:admin

  在电磁兼容要求较高的机箱设计中,往往采用密闭的机箱结构。

  密闭的机箱虽然保证了足够的电磁屏蔽效能,但是不利于内部发热器件的散热。可见光相机对温度敏感,当工作温度超出其使用温度范围时,导致图像质量下降。因此,本文将重点研究如何解决密闭机箱的散热问题。

  1散热方案本文研究安装于密闭机箱内的可见光相机散热方案。设计的关键是将相机外壳的热量快速地传递到对温度不敏感的部位。

  1.1热管热管是一种具有很高导热性能的传热元件。普通热管由管壳、起毛细作用的多孔结构物一一吸液芯,以及传递热能的工质构成。

  沿轴向分为三段:蒸发段、绝热段和冷凝段。其工作原理是:外部热源通过蒸发段的管壁和浸工质吸液芯的导热使液体工质升温,液面蒸发,达到饱和蒸气压,在压差的作用下,蒸气流向低压且温度也较低的冷凝段,在气液界面上冷凝,放出潜热,传给管外冷源。冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段,完成一个循环。

  热管的特点:(1)相变传热,比金属的传热能力大得多;(2)具有优良的热响应性;(3)可从狭窄空间取出热量并远距离传递热量。

  1.2两种散热方案(1)肋片九州娱乐网,九州娱乐场注册,九州娱乐场散热。采用热管将相机底部及两侧的热量传输到肋片九州娱乐网,九州娱乐场注册,九州娱乐场,通过自然对流和强迫对流(风扇)带走九州娱乐网,九州娱乐场注册,九州娱乐场上的热量。设计如-1所示,1-可见光相机,2-肋片九州娱乐网,九州娱乐场注册,九州娱乐场,3-九州娱乐网,九州娱乐场注册,九州娱乐场底座,4-热管。

  -1 "热管+肋片九州娱乐网,九州娱乐场注册,九州娱乐场〃散热设计相机底部通过热管导热至肋片,相机侧面导热至肋片;温度较低时,自然对流散热,温度较高时,位于相机两侧的风扇开启,强迫对流散热。

  (2)热管导热至机箱。利用热管将相机产生的热量导至机箱,机箱对温度不敏感,散热面积大,通过外部环境的自然对流散热。

  设计如-2所示,1-机箱,2-机箱接触铜片,3-热管,4-相机接触铜片,5-可见光相机。

  两块铜片增大了热管与相机和机箱接触面积,接触处有较高的粗糙度要求,并涂导热脂。

  2基于AnsysWorkbench的散热效果对比为了检验两种散热方式的散热效果,采用Workbench进行稳态热分析,获得稳态温度场。温度场是一个时间函数,用于反映任意时刻-2通过热管将相机热量导入机箱任意点的温度值。当各点的温度不再随时间改变,便形成了稳态温度场。

  简化模型,导入workbench.选择材料属性,赋予相应的元件,确定热载荷及热边界条件。经过计算,获得稳态温度场,如-1所示。

  -1两种散热设计的稳态温度场-1(a),相机温升较小,稳态最高温度为50.3t,机箱内部温度为45t,温升为5.3t. -1(b),相机最高温度37.2t,机箱最低温度23.4t,温差为13.8t,由于自然对流换热能力较小且机箱内部温度为45t,温升较大。

  3结论对比两种散热设计的温度场仿真数据,设计一中相机的温升较小,受机箱内部环境温度影响较大;设计二中,热量传递到外界环境,相机相对于机箱的温升较大,相机自身温度较低。两种设计各有优点:设计一适用于机箱内温度较低,且外部自然对流条件较差的情况下,其降温速度快,温升低。设计二适用于机箱内温度较高,外界温度较低且自然对流条件良好的情况。因此,在密闭机箱的相机散热设计要根据所处环境的历史统计数据,选择更适合的一种设计方法,或者将二者结合。

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