散熱系統流體特性曲線的測量方法技術方案

本發明專利技術為一種散熱系統流體特性曲線的測量方法，是用以獲得一散熱系統的一阻抗特性曲線組，例如—風扇的流體特性曲線組。它是借助實際測量以取得該流體特性曲線組的少量信息數據，再配合該散熱系統設計時的理論，經由數學方法的運算，進而模擬出該流體特性曲線組的其余信息，以縮短測量的時間與成本，并能獲得較精確的流體特性曲線預估值。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術為一種。在各種的家電裝置、科技產品內部，散熱系統往往是一個不可缺少的組成部分，而基于成本的考慮，絕大多數的散熱系統都是采用風扇的氣冷方式工作。當設計這種類型的散熱系統時，該選擇何種形式的風扇，包括該風扇的大小、轉速、電壓等性能參數，該如何搭配才能發揮出最大的功效，也往往是整個散熱系統的散熱效果優劣的關鍵。在風扇的各項性能參數中，以電壓來作為調整轉速的參數，是最具有靈活性與便利性的，此方法被稱為“風扇轉速控制”。可借助調整風扇電壓的方式來取得一散熱系統的流體特性曲線組，再根據該流體特性曲線組來決定該散熱系統與產品內部其他裝置的搭配方式，以使得該散熱系統能發揮最大的效益。以電源供應器DPS-1001AB-1A內部的散熱系統，與臺達電子生產的風扇Delta AFB0612 Series為例，以AMCA 210-85風洞為測量儀器，其測量得的流體特性曲線組可分別如附圖說明圖1與圖2所示，在本例中所需要取樣的特性是該電源供應器和該風扇在工作時產生的風壓與氣流量的關是。在兩個圖中的各實線即為在各種不同電壓下，該裝置的風壓(縱軸)與氣流量(橫軸)的關是曲線，以下簡稱為「P-Q曲線」。在得到此P-Q曲線后，就可以針對該曲線的信息，來決定如何調整該散熱系統的操作方式，以達到最佳的散熱效果。上面已說明揭示流體特性曲線組的形式下面將闡明流體特性曲線組的產生方式。在傳統技術中，流體特性曲線組的繪制，是很直觀地去測量全部范圍內的每個數值，再記錄、描繪而成。例如，使一散熱系統的電壓操作在5V到12V之間，每一個電壓都要測量10個點的數據，并記錄下后，再將如此得到的所有點描繪成曲線。假設測量10個點需要40分鐘，則全部測量80個點，時間要花費320分鐘，約為5.33個小時。其流程可參考圖3，這是傳統技術的測量流程圖。由圖3的流程圖中可看出，此種測量方式雖然簡單，但是非常耗費時間。由于測量并不是件繁雜或是高精密度的工作，如此一再地重復類似的測量動作，是非常不值得的，因無形中也花費了許多不必要的成本。另外，若在一散熱系統流體特性曲線測量階段的這段漫長時間中，或是已經有了現成的流體特性曲線后，該散熱系統又有新設計時，例如更改原先的配置方式或是變更某些電子元件等等，則先前完成的測量工作將全部白費，而需要再重新開始所有的調整電壓、取樣點數值等測量工作。因此，此傳統方法顯得非常沒有效率也沒有靈活性，更會浪費不少研發生產的成本。本專利技術的目的是提供一種，用以獲得一散熱系統的一流體特性曲線組(第一性能參數與一第二性能參數的關系曲線組)，并可以減少測量時間與降低成本。為實現上述目的，本專利技術的散熱系統流體特性曲線測量方法包含下列步驟測量并取得該散熱系統于一第一狀況下的一第一流體特性曲線；由該第一流體特性曲線，得到一第一變數與一第二變數；以一數學方法處理該第一性能參數與該第二性能參數的相關數值，以及該第一變數與該第二變數，以得到構成一特性方程式的數個曲線是數；測量并取得該散熱系統于一第二狀況下，其一第二流體特性曲線的一第三變數與一第四變數；將該第三變數與該第四變數取代該第一變數與該第二變數，代入該特性方程式中，以求得該散熱系統于該第二狀況下的該第二流體特性曲線；該第二流體特性曲線，與該第一流體特性曲線，構成該流體特性曲線組。所述該散熱系統是為一風扇。所述第一性能參數為氣流風壓或風扇轉速，該第二性能參數為氣流量。所述第一變數為該第一性能參數于第一狀況的最大值，該第二變數為該第二性能參數于第一狀況的最大值，該第三變數為該第一性能參數于第二狀況的最大值，而該第四變數為該第二性能參數于第二狀況的最大值。所述的數學方法為數據正歸化分析(Data NormalizedAnalysis)。所述的第二狀況是由改變該第一狀況的電壓而形成。如上所述，其中更可改變該第二狀況，以得到一第三狀況，并進行類似步驟以得到一第三流體特性曲線，其中該第三流體特性曲線與該第一流體特性曲線、該第二流體特性曲線，構成該流體特性曲線組。采用該測量方法可減少測量時間、降低測量成本并具有極大的靈活性。為了更進一步深入了解本專利技術的測量方法的目的、特點和優點，以下結合附圖進一步具體說明。圖1是電源供應器DPS-1001AB-1A的流體特性曲線組的特性曲線圖；圖2是臺達(Delta)的AFB0612系列風扇的流體特性曲線組的特性曲線圖；圖3是傳統技術測量流程圖；圖4是本專利技術的一較佳實施例的測量流程圖；圖5是測量結果比較表。本專利技術為一種，用以取得一散熱系統的流體特性曲線組，以便于運用該散熱系統時能依據該流體特性曲線組適當地調整該散熱系統的搭配方式，而使整個系統能夠發揮出最大的效益。本專利技術的工作流程可以參考圖4，圖4是本專利技術的測量流程圖。本專利技術的測量方式為，在某一電壓下，例如12V下，先測量10點數據，接著以P/Pmax，Q/Qmax或風扇轉速為變數，將剛測量得到的12V電壓下的P-Q曲線做數學上的正歸化運算(normalized)，求出其回歸曲線的是數，以得到一個回歸曲線的方程式。其中，P為該散熱系統的氣流風壓，Pmax為該P-Q曲線中氣流風壓的最大值；Q為該散熱系統的氣流量，Qmax為該P-Q曲線中氣流量的最大值。接著，再測量在其他不同電壓下，該散熱系統的Pmax、Qmax或風扇轉速的數值，代入的前得到的回歸曲線方程式，則可獲得一曲線，而此即為欲求電壓下的P-Q曲線。與傳統技術的差異在于，本專利技術不需要在所有13個不同電壓下都測量10點數據，而只要在某一電壓下測量10點數據，即可建立起一數學模型；的后，在其他電壓下只要測量2點數據，就可以利用數學運算的方式求得其P-Q曲線，可以減少不少測量的時間。如圖4中所示的技術全程共花約90分鐘，與傳統技術的320分鐘相比，節省了三分的二以上的時間。在上述過程中，所建立起來的數學模型，即回歸曲線的方程式如下y＝f(x)＝Ax2+Bx+C其中y為P/Pmax，x為Q/Qmax。該方程式的建立過程如下利用第一個電壓下的P/Pmax代入y值，Q/Qmax或風扇轉速代入x值，而得到A、B、C三個是數的實際值，建立起回歸曲線的方程式。的后，只要代入其他電壓下的Pmax、Qmax或風扇轉速值，則可得到所要求的P-Q曲線。本專利技術的方法是以風扇設計理論為基礎，并配合實際測量修正與數學運算而獲得，故所求的曲線的估計值與實際測量值之間存在一有限程度的誤差。參考圖1的電源供應器DPS-1001AB-1A的流體特性曲線組，以及圖2的風扇Delta AFB0612 Series的流體特性曲線組。在圖中的所示的曲線中，實線為實際的測量值，虛線為經由本專利技術方法數學運算所得的估計值，可以看到兩者之間非常接近。再參考圖5，圖5是測量結果比較表。表中所列是圖1的電源供應器DPS-1001AB-1A在電壓13V下的P-Q曲線上各點的數值。在比較實際的測量值與本專利技術運算所得估計值的后可發現，兩者的誤差皆在5％以內這在工程應用中已經是可以被接受的。本技術的設計原理系依據1.風扇設計原理(Fan Design Principle)。2.最小平方回歸法(Least Squares Regression Method)。3.數據正歸化分析(Data Normalized Analys本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種散熱系統流體特性曲線的測量方法，用以獲得一散熱系統的一流體特性曲線組，其中該流體特性曲線組是為一第一性能參數與一第二性能參數的關是曲線組，特征在于，它包括下列步驟： 測量并取得該散熱系統于一第一狀況下的一第一流體特性曲線； 由該第一流體特性曲線，得到一第一變數與一第二變數； 以一數學方法處理該第一性能參數與該第二性能參數的相關數值，以及該第一變數與該第二變數，以得到構成一特性方程式的數個曲線是數； 測量并取得該散熱系統于一第二狀況下，其一第二流體特性曲線的一第三變數與一第四變數； 將該第三變數與該第四變數取代該第一變數與該第二變數，代入該特性方程式中，即可求得該散熱系統于該第二狀況下的該第二流體特性曲線； 該第二流體特性曲線與該第一流體特性曲線構成該流體特性曲線組。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳盈源，寥家坤，陳智仁，
申請(專利權)人：臺達電子工業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：71[中國|臺灣]