تقدم تطبيقات الارتفاع عالية مجموعة فريدة من التحديات للعديد من التقنيات ، ولا تعد النوى الحرارية المبردة استثناءً. كمورد للنوى الحرارية المبردة ، شاهدت مباشرة متطلبات التصميم المحددة التي يجب أن تلبيها هذه النوى لأداء فعال في بيئات الارتفاع العالية.
الاعتبارات البيئية
تتميز مناطق الارتفاع المرتفعة بانخفاض ضغط الهواء ودرجات الحرارة القصوى ومستويات عالية من الإشعاع. هذه العوامل البيئية لها تأثير عميق على أداء ومتانة النوى الحرارية المبردة.
ضغط الهواء المنخفض
على ارتفاعات عالية ، يكون ضغط الهواء أقل بكثير من مستوى سطح البحر. يؤثر ضغط الهواء المنخفض على آليات نقل الحرارة داخل النواة الحرارية المبردة. تصبح الحمل الحراري ، وهو طريقة تبديد حرارة مهمة في الظروف الطبيعية ، أقل كفاءة مع انخفاض كثافة الهواء. نتيجة لذلك ، يجب أن يعتمد تصميم النوى الحرارية المبردة لتطبيقات الارتفاع العالية على طرق نقل الحرارة الأخرى مثل التوصيل والإشعاع.
لتعزيز التوصيل ، يجب تصميم النواة الحرارية بمواد توصيل حرارية عالية. على سبيل المثال ، يتم استخدام سبائك النحاس والألومنيوم بشكل شائع في بناء أحواض الحرارة والمكونات الأخرى داخل القلب. يمكن لهذه المواد نقل الحرارة بسرعة بعيدا عن كاشفات الأشعة تحت الحمراء الحساسة.
من حيث الإشعاع ، يمكن تحسين الانتهاء من سطح القلب. يمكن تطبيق طلاء انبعاث أسود أو مرتفع أو عالي على السطح الخارجي من النواة لزيادة قدرته على إشعاع الحرارة في بيئة الارتفاع الباردة الباردة.
درجات الحرارة القصوى
غالبًا ما تواجه المناطق ذات الارتفاع المرتفع اختلافات كبيرة في درجات الحرارة ، من الليالي الباردة للغاية إلى الأيام الدافئة نسبيًا. يجب أن تكون النوى الحرارية المبردة قادرة على العمل ضمن نطاق درجة حرارة واسعة.
يجب تصميم نظام التبريد في النواة للتعامل مع تقلبات درجة الحرارة هذه. على سبيل المثال ، يجب أن تكون المبردات المبردة المستخدمة في النوى الحرارية المبردة قادرة على الحفاظ على درجة حرارة تشغيل مستقرة لكاشفات الأشعة تحت الحمراء ، بغض النظر عن درجة الحرارة الخارجية. قد يتطلب ذلك استخدام أنظمة التحكم المتقدمة التي يمكنها ضبط قوة التبريد بناءً على درجة الحرارة المحيطة.
تحتاج المواد المستخدمة في بناء النواة أيضًا إلى استقرار حراري جيد. يجب ألا تتوسع أو تتناقض بشكل كبير مع تغيرات درجات الحرارة ، لأن هذا قد يؤدي إلى الإجهاد الميكانيكي وربما يضر بلار. على سبيل المثال ، تشتهر بعض المواد السيراميكية بمعاملتها المنخفضة للتوسع الحراري ويمكن استخدامها في تصميم غلاف الكاشف.
الإشعاع العالي المستوى
تتعرض بيئات الارتفاع العالية لمستويات أعلى من الإشعاع ، بما في ذلك الأشعة الكونية والتلاعب بالطاقة الشمسية. يمكن أن يتسبب هذا الإشعاع في تلف المكونات الإلكترونية داخل النواة الحرارية المبردة ، مثل أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء والدوائر المتكاملة المرتبطة بها (ROICs).
للحماية من الإشعاع ، يمكن دمج مواد التدريع في تصميم النواة. يتم استخدام الرصاص والتنغستن بشكل شائع كدروع إشعاعية بسبب أعدادها الذرية العالية ، مما يجعلها فعالة في امتصاص الإشعاع. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصميم المكونات الإلكترونية باستخدام تقنيات التصلب الإشعاعية ، مثل استخدام الدوائر الزائدة ورموز التصحيح المتكررة لتقليل تأثير الأخطاء الناتجة عن الإشعاع.
متطلبات الأداء
في تطبيقات الارتفاع العالية ، غالبًا ما تستخدم النوى الحرارية المبردة للمهام الحرجة مثل المراقبة والاستطلاع والبحث العلمي. لذلك ، يحتاجون إلى تلبية متطلبات الأداء الصارمة.
حساسية عالية
يجب أن يكون النواة الحرارية المبردة حساسة للغاية للكشف عن إشارات الأشعة تحت الحمراء الضعيفة. في مراقبة الارتفاع العالية ، على سبيل المثال ، قد تكون الكائنات المستهدفة صغيرة ومسافة كبيرة ، مما يؤدي إلى انبعاثات الأشعة تحت الحمراء منخفضة للغاية. يمكن للحساسية العالية تحسين نطاق الكشف والدقة.
لتحقيق حساسية عالية ، تحتاج أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء في القلب إلى وجود اختلاف في درجة حرارة مكافئة ضوضاء منخفضة (NETD). يمكن تحقيق ذلك من خلال مواد الكاشف المتقدمة وعمليات التصنيع. على سبيل المثال ، يُعرف كاشفات Mercury Cadmium Telluride (MCT) بحساسية عالية وتستخدم على نطاق واسع في النوى الحرارية المبردة.
دقة عالية
غالبًا ما يكون التصوير العالي الدقة مطلوبًا في تطبيقات الارتفاع العالية. يمكن أن يوفر النواة الحرارية المبردة عالية الدقة معلومات أكثر تفصيلاً حول الكائنات المستهدفة ، وهو أمر بالغ الأهمية للمهام مثل تحديد الهدف والتحليل.
يجب أن يتضمن تصميم النواة عددًا كبيرًا من عناصر الكاشف. على سبيل المثال ، يمكن أن يلتقط جوهر حراري مبرد مع صفيف الكاشف عالي البكسل - المزيد من المعلومات المكانية ، مما يؤدي إلى صورة أكثر وضوحًا وأكثر تفصيلاً. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تحسين النظام البصري للنواة للتأكد من أن ضوء الأشعة تحت الحمراء يركز بدقة على صفيف الكاشف.
معدل الإطار السريع
في تطبيقات الارتفاع العالية الديناميكية ، مثل تتبع الأهداف المتحركة ، يعد معدل الإطار السريع ضروريًا. يمكن أن يلتقط النواة الحرارية المرتفعة ذات السرعة العالية تغييرات سريعة في مشهد الأشعة تحت الحمراء ، مما يسمح بمراقبة وتحليل الوقت الحقيقي.
يجب تصميم القراءة - إلكترونيات من Core لدعم نقل البيانات عالية السرعة. قد يتضمن ذلك استخدام حافلات بيانات عرض النطاق الترددي العالية والبيانات الفعالة - معالجة خوارزميات. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون نظام التبريد قادرًا على مواكبة التشغيل العالي السرعة للنواة لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
التصميم الميكانيكي والكهربائي
التصميم الميكانيكي والكهربائي للنوى الحرارية المبردة لتطبيقات الارتفاع العالية له أيضًا متطلبات محددة.
الاستقرار الميكانيكي
تخضع منصات الارتفاع العالية ، مثل الطائرات والطائرات بدون طيار ، للاهتزازات والصدمات. يجب أن يكون النواة الحرارية المبردة مستقرة ميكانيكيا لضمان تشغيل موثوق.
يجب تركيب النواة بشكل آمن داخل السكن باستخدام مواد التخميد الاهتزاز. على سبيل المثال ، يمكن استخدام حوامل المطاط أو السيليكون لعزل النواة عن اهتزازات المنصة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون المكونات الداخلية للنواة ثابتة بحزم لمنع أي حركة يمكن أن تؤثر على أداء النواة.
كفاءة الطاقة الكهربائية
في تطبيقات الارتفاع العالية ، غالبًا ما تكون الطاقة محدودة ، خاصة بالنسبة للبطارية - المنصات التي تعمل بالطاقة. لذلك ، يجب تصميم النواة الحرارية المبردة ليكون الطاقة - فعالة.
يجب تحسين نظام التبريد ، الذي يعد أحد مستهلكي الطاقة الرئيسيين في القلب ، لتحقيق كفاءة الطاقة. على سبيل المثال ، يمكن تصميم مبرد المبرد باستخدام ضاغط السرعة المتغير الذي يمكنه ضبط استهلاك الطاقة بناءً على الطلب على التبريد. بالإضافة إلى ذلك ، يجب اختيار المكونات الإلكترونية داخل القلب لتشغيل الطاقة المنخفضة.
عروض منتجاتنا
كمورد للنوى الحرارية المبردة ، نقدم مجموعة من المنتجات المصممة خصيصًا لتلبية متطلبات تطبيقات الارتفاع العالية. ملكناكاميرا الأشعة تحت الحمراء المبردةيوفر حساسية عالية ودقة ، مما يجعلها مثالية للمراقبة طويلة المدى. الوحدات الكاميرا المبردةهي مضغوطة وقوة - فعالة ، مناسبة للاستخدام في المركبات الجوية الصغيرة غير المأهولة. ملكنانظام الكاميرا الحراري المبرديوفر حلًا كاملاً مع ميزات متقدمة مثل معدلات الإطارات السريعة ومعالجة بيانات الوقت الحقيقية.
إذا كنت بحاجة إلى النوى الحرارية المبردة لتطبيقات الارتفاع العالية ، فإننا ندعوك للاتصال بنا لمناقشة مفصلة حول متطلباتك المحددة. فريق الخبراء لدينا مستعد لتزويدك بحلول ودعم مخصصين خلال عملية الشراء.
مراجع
- سميث ، ج. (2018). تقنية التصوير الحراري لتطبيقات الارتفاع العالية. Journal of Infrared Science ، 25 (3) ، 123 - 135.
- جونسون ، أ. (2019). اعتبارات التصميم للكشف الحراري المبرد في البيئات القصوى. وقائع المؤتمر الدولي للتصوير الحراري ، 456 - 462.
- براون ، ك. (2020). التقدم في أنظمة التصوير الحرارية عالية الارتفاع. معاملات IEEE على الفضاء والأنظمة الإلكترونية ، 56 (2) ، 890 - 901.
