專利名稱：散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法。
在各種的家電裝置、科技產(chǎn)品內(nèi)部，散熱系統(tǒng)往往是一個(gè)不可缺少的組成部分，而基于成本的考慮，絕大多數(shù)的散熱系統(tǒng)都是采用風(fēng)扇的氣冷方式工作。當(dāng)設(shè)計(jì)這種類型的散熱系統(tǒng)時(shí)，該選擇何種形式的風(fēng)扇，包括該風(fēng)扇的大小、轉(zhuǎn)速、電壓等性能參數(shù)，該如何搭配才能發(fā)揮出最大的功效，也往往是整個(gè)散熱系統(tǒng)的散熱效果優(yōu)劣的關(guān)鍵。
在風(fēng)扇的各項(xiàng)性能參數(shù)中，以電壓來(lái)作為調(diào)整轉(zhuǎn)速的參數(shù)，是最具有靈活性與便利性的，此方法被稱為“風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制”。可借助調(diào)整風(fēng)扇電壓的方式來(lái)取得一散熱系統(tǒng)的流體特性曲線組，再根據(jù)該流體特性曲線組來(lái)決定該散熱系統(tǒng)與產(chǎn)品內(nèi)部其他裝置的搭配方式，以使得該散熱系統(tǒng)能發(fā)揮最大的效益。
以電源供應(yīng)器DPS-1001AB-1A內(nèi)部的散熱系統(tǒng)，與臺(tái)達(dá)電子生產(chǎn)的風(fēng)扇Delta AFB0612 Series為例，以AMCA 210-85風(fēng)洞為測(cè)量?jī)x器，其測(cè)量得的流體特性曲線組可分別如

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(yīng)器和該風(fēng)扇在工作時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)壓與氣流量的關(guān)是。在兩個(gè)圖中的各實(shí)線即為在各種不同電壓下，該裝置的風(fēng)壓(縱軸)與氣流量(橫軸)的關(guān)是曲線，以下簡(jiǎn)稱為「P-Q曲線」。在得到此P-Q曲線后，就可以針對(duì)該曲線的信息，來(lái)決定如何調(diào)整該散熱系統(tǒng)的操作方式，以達(dá)到最佳的散熱效果。
上面已說(shuō)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(chǎn)生方式。在傳統(tǒng)技術(shù)中，流體特性曲線組的繪制，是很直觀地去測(cè)量全部范圍內(nèi)的每個(gè)數(shù)值，再記錄、描繪而成。例如，使一散熱系統(tǒng)的電壓操作在5V到12V之間，每一個(gè)電壓都要測(cè)量10個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并記錄下后，再將如此得到的所有點(diǎn)描繪成曲線。假設(shè)測(cè)量10個(gè)點(diǎn)需要40分鐘，則全部測(cè)量80個(gè)點(diǎn)，時(shí)間要花費(fèi)320分鐘，約為5.33個(gè)小時(shí)。其流程可參考圖3，這是傳統(tǒng)技術(shù)的測(cè)量流程圖。
由圖3的流程圖中可看出，此種測(cè)量方式雖然簡(jiǎn)單，但是非常耗費(fèi)時(shí)間。由于測(cè)量并不是件繁雜或是高精密度的工作，如此一再地重復(fù)類似的測(cè)量動(dòng)作，是非常不值得的，因無(wú)形中也花費(fèi)了許多不必要的成本。另外，若在一散熱系統(tǒng)流體特性曲線測(cè)量階段的這段漫長(zhǎng)時(shí)間中，或是已經(jīng)有了現(xiàn)成的流體特性曲線后，該散熱系統(tǒng)又有新設(shè)計(jì)時(shí)，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(cè)量工作將全部白費(fèi)，而需要再重新開(kāi)始所有的調(diào)整電壓、取樣點(diǎn)數(shù)值等測(cè)量工作。因此，此傳統(tǒng)方法顯得非常沒(méi)有效率也沒(méi)有靈活性，更會(huì)浪費(fèi)不少研發(fā)生產(chǎn)的成本。
本發(fā)明的目的是提供一種散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，用以獲得一散熱系統(tǒng)的一流體特性曲線組(第一性能參數(shù)與一第二性能參數(shù)的關(guān)系曲線組)，并可以減少測(cè)量時(shí)間與降低成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的散熱系統(tǒng)流體特性曲線測(cè)量方法包含下列步驟測(cè)量并取得該散熱系統(tǒng)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(shù)與一第二變數(shù)；以一數(shù)學(xué)方法處理該第一性能參數(shù)與該第二性能參數(shù)的相關(guān)數(shù)值，以及該第一變數(shù)與該第二變數(shù)，以得到構(gòu)成一特性方程式的數(shù)個(gè)曲線是數(shù)；測(cè)量并取得該散熱系統(tǒng)于一第二狀況下，其一第二流體特性曲線的一第三變數(shù)與一第四變數(shù)；將該第三變數(shù)與該第四變數(shù)取代該第一變數(shù)與該第二變數(shù)，代入該特性方程式中，以求得該散熱系統(tǒng)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(gòu)成該流體特性曲線組。
所述該散熱系統(tǒng)是為一風(fēng)扇。
所述第一性能參數(shù)為氣流風(fēng)壓或風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，該第二性能參數(shù)為氣流量。
所述第一變數(shù)為該第一性能參數(shù)于第一狀況的最大值，該第二變數(shù)為該第二性能參數(shù)于第一狀況的最大值，該第三變數(shù)為該第一性能參數(shù)于第二狀況的最大值，而該第四變數(shù)為該第二性能參數(shù)于第二狀況的最大值。
所述的數(shù)學(xué)方法為數(shù)據(jù)正歸化分析(Data NormalizedAnalysis)。
所述的第二狀況是由改變?cè)摰谝粻顩r的電壓而形成。
如上所述，其中更可改變?cè)摰诙顩r，以得到一第三狀況，并進(jìn)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(gòu)成該流體特性曲線組。采用該測(cè)量方法可減少測(cè)量時(shí)間、降低測(cè)量成本并具有極大的靈活性。
為了更進(jìn)一步深入了解本發(fā)明的測(cè)量方法的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合附圖進(jìn)一步具體說(shuō)明。
圖1是電源供應(yīng)器DPS-1001AB-1A的流體特性曲線組的特性曲線圖；圖2是臺(tái)達(dá)(Delta)的AFB0612系列風(fēng)扇的流體特性曲線組的特性曲線圖；圖3是傳統(tǒng)技術(shù)測(cè)量流程圖；圖4是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的測(cè)量流程圖；圖5是測(cè)量結(jié)果比較表。
本發(fā)明為一種散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，用以取得一散熱系統(tǒng)的流體特性曲線組，以便于運(yùn)用該散熱系統(tǒng)時(shí)能依據(jù)該流體特性曲線組適當(dāng)?shù)卣{(diào)整該散熱系統(tǒng)的搭配方式，而使整個(gè)系統(tǒng)能夠發(fā)揮出最大的效益。
本發(fā)明的工作流程可以參考圖4，圖4是本發(fā)明的測(cè)量流程圖。本發(fā)明的測(cè)量方式為，在某一電壓下，例如12V下，先測(cè)量10點(diǎn)數(shù)據(jù)，接著以P/Pmax，Q/Qmax或風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為變數(shù)，將剛測(cè)量得到的12V電壓下的P-Q曲線做數(shù)學(xué)上的正歸化運(yùn)算(normalized)，求出其回歸曲線的是數(shù)，以得到一個(gè)回歸曲線的方程式。其中，P為該散熱系統(tǒng)的氣流風(fēng)壓，Pmax為該P(yáng)-Q曲線中氣流風(fēng)壓的最大值；Q為該散熱系統(tǒng)的氣流量，Qmax為該P(yáng)-Q曲線中氣流量的最大值。
接著，再測(cè)量在其他不同電壓下，該散熱系統(tǒng)的Pmax、Qmax或風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的數(shù)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(tǒng)技術(shù)的差異在于，本發(fā)明不需要在所有13個(gè)不同電壓下都測(cè)量10點(diǎn)數(shù)據(jù)，而只要在某一電壓下測(cè)量10點(diǎn)數(shù)據(jù)，即可建立起一數(shù)學(xué)模型；的后，在其他電壓下只要測(cè)量2點(diǎn)數(shù)據(jù)，就可以利用數(shù)學(xué)運(yùn)算的方式求得其P-Q曲線，可以減少不少測(cè)量的時(shí)間。如圖4中所示的實(shí)用新型全程共花約90分鐘，與傳統(tǒng)技術(shù)的320分鐘相比，節(jié)省了三分的二以上的時(shí)間。
在上述過(guò)程中，所建立起來(lái)的數(shù)學(xué)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(guò)程如下利用第一個(gè)電壓下的P/Pmax代入y值，Q/Qmax或風(fēng)扇轉(zhuǎn)速代入x值，而得到A、B、C三個(gè)是數(shù)的實(shí)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(fēng)扇轉(zhuǎn)速值，則可得到所要求的P-Q曲線。
本發(fā)明的方法是以風(fēng)扇設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，并配合實(shí)際測(cè)量修正與數(shù)學(xué)運(yùn)算而獲得，故所求的曲線的估計(jì)值與實(shí)際測(cè)量值之間存在一有限程度的誤差。參考圖1的電源供應(yīng)器DPS-1001AB-1A的流體特性曲線組，以及圖2的風(fēng)扇Delta AFB0612 Series的流體特性曲線組。在圖中的所示的曲線中，實(shí)線為實(shí)際的測(cè)量值，虛線為經(jīng)由本發(fā)明方法數(shù)學(xué)運(yùn)算所得的估計(jì)值，可以看到兩者之間非常接近。
再參考圖5，圖5是測(cè)量結(jié)果比較表。表中所列是圖1的電源供應(yīng)器DPS-1001AB-1A在電壓13V下的P-Q曲線上各點(diǎn)的數(shù)值。在比較實(shí)際的測(cè)量值與本發(fā)明運(yùn)算所得估計(jì)值的后可發(fā)現(xiàn)，兩者的誤差皆在5％以內(nèi)這在工程應(yīng)用中已經(jīng)是可以被接受的。
本技術(shù)的設(shè)計(jì)原理系依據(jù)1.風(fēng)扇設(shè)計(jì)原理(Fan Design Principle)。
2.最小平方回歸法(Least Squares Regression Method)。
3.數(shù)據(jù)正歸化分析(Data Normalized Analysis)。
由于其運(yùn)算所得的值具極高的準(zhǔn)確度，故在工程中可以采用此方法。同時(shí)，本發(fā)明的方法更能省下大量的測(cè)量時(shí)間與測(cè)量的人力等成本，對(duì)于產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造，都非常有幫助。尤其是在包含該散熱系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，若需對(duì)產(chǎn)品的電子元件做些許變更，可省下更多成本。
此種散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，更可廣泛的應(yīng)用在各式各樣的有需要散熱的儀器、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上。除了電源供應(yīng)器外，例如LCD投影機(jī)、電腦、伺服器、交換機(jī)等大型機(jī)器也都可以應(yīng)用。
而本方法更可應(yīng)用于數(shù)值模擬軟件上，對(duì)于電子儀器的散熱設(shè)計(jì)能具有極大的助益，也能推廣至各種流體機(jī)械的設(shè)計(jì)，與其他種種各領(lǐng)域的設(shè)計(jì)。
綜上所述，我們可得以下二點(diǎn)結(jié)論一、本發(fā)明的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，可以極有靈活性地應(yīng)用在各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上，滿足各種需求，應(yīng)用極為廣泛。二、應(yīng)用了本發(fā)明測(cè)量方法的產(chǎn)品，可以大幅減低設(shè)計(jì)生產(chǎn)各方面的成本。
權(quán)利要求
1.一種散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，用以獲得一散熱系統(tǒng)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(shù)與一第二性能參數(shù)的關(guān)是曲線組，特征在于，它包括下列步驟測(cè)量并取得該散熱系統(tǒng)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(shù)與一第二變數(shù)；以一數(shù)學(xué)方法處理該第一性能參數(shù)與該第二性能參數(shù)的相關(guān)數(shù)值，以及該第一變數(shù)與該第二變數(shù)，以得到構(gòu)成一特性方程式的數(shù)個(gè)曲線是數(shù)；測(cè)量并取得該散熱系統(tǒng)于一第二狀況下，其一第二流體特性曲線的一第三變數(shù)與一第四變數(shù)；將該第三變數(shù)與該第四變數(shù)取代該第一變數(shù)與該第二變數(shù)，代入該特性方程式中，即可求得該散熱系統(tǒng)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(gòu)成該流體特性曲線組。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該散熱系統(tǒng)是為一風(fēng)扇。
3.如權(quán)利要求2所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該第一性能參數(shù)與該第二性能參數(shù)為氣流風(fēng)壓與氣流量。
4.如權(quán)利要求2所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該第一性能參數(shù)為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
5.如權(quán)利要求1所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該第一變數(shù)為該第一性能參數(shù)于第一狀況的最大值。
6.如權(quán)利要求5所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該第二變數(shù)為該第二性能參數(shù)于第一狀況的最大值。
7.如權(quán)利要求1所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該第三變數(shù)為該第一性能參數(shù)于第二狀況的最大值。
8.如權(quán)利要求7所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該第四變數(shù)為該第二性能參數(shù)于第二狀況的最大值。
9.如權(quán)利要求1所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該數(shù)學(xué)方法為數(shù)據(jù)正歸化分析(Data Normalized Analysis)。
10.如權(quán)利要求1所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該第二狀況是由改變?cè)摰谝粻顩r的電壓而形成。
11.如權(quán)利要求1所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，該第二狀況可改變以得到一第三狀況，并進(jìn)行類似步驟以得到一第三流體特性曲線。
12.如權(quán)利要求11所述的散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法，其特征在于，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(gòu)成該流體特性曲線組。
全文摘要
本發(fā)明為一種散熱系統(tǒng)流體特性曲線的測(cè)量方法,是用以獲得一散熱系統(tǒng)的一阻抗特性曲線組,例如—風(fēng)扇的流體特性曲線組。它是借助實(shí)際測(cè)量以取得該流體特性曲線組的少量信息數(shù)據(jù),再配合該散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的理論,經(jīng)由數(shù)學(xué)方法的運(yùn)算,進(jìn)而模擬出該流體特性曲線組的其余信息,以縮短測(cè)量的時(shí)間與成本,并能獲得較精確的流體特性曲線預(yù)估值。
文檔編號(hào)G01F9/00GK1358985SQ0013638
公開(kāi)日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月15日
發(fā)明者陳盈源, 寥家坤, 陳智仁 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司