本發明屬于涂層性能測試設備領域。

背景技術：

1、飛機在萬米高空飛行時，其機身外溫度可低至-40～50℃，飛機外部易產生結冰、積冰情況，影響飛行性能，甚至危害飛行安全。有研究表明，機翼、尾翼、空速管等結冰會造成飛機失速。對于寒冷地區的汽車、工業機械等裝置，表面結冰也會造成危害。開發防冰涂層是解決上述問題的重要途徑。

2、當前，文獻中防冰涂層的防冰性能測試沒有統一的標準，常見的方法包括：（1）分析水滴在涂層表面的結冰時間；（2）測量冰塊在涂層表面的剪切分離力；（3）測量冰塊在涂層表面的融化時間。上述測試方法通常獨立測試，且沒有統一的儀器設備，通常手動進行測量，無法規范、高效的進行涂層防冰性能測試。

技術實現思路

1、為了解決上述問題，本發明提出了一種多功能涂層防冰性能測試裝置，所采用的技術方案具體如下：

2、一種多功能涂層防冰性能測試裝置，該裝置包括：工作臺、控制模塊1、高速攝像機4、自動滴定器5和制冷及制熱模塊13；

3、制冷及制熱模塊13設置在工作臺上，第二滑軌12通過兩端的立柱架設在制冷及制熱模塊13上方，自動滴定器5通過滑塊滑動地安裝在第二滑軌12上，使其可調節至制冷及制熱模塊13的正上方；自動滴定器5與控制模塊1相連，通過控制模塊1控制自動滴定器5中電磁閥15的通斷實現液滴的滴定；

4、所述制冷及制熱模塊13由半導體制冷片16、散熱片17、風扇18和導熱平面19組成，散熱片17安裝在半導體制冷片16的下方，散熱片17下方安裝風扇18，導熱平面19設置在半導體制冷片16上方；半導體制冷片16通過導線與控制模塊1連接；導熱平面19中間開有用于安裝溫度傳感器的測溫孔20，溫度傳感器通過導線連接到控制模塊1上；其中半導體制冷片16兩邊涂抹導熱硅脂，以便與散熱片17及導熱平面19充分接觸。

5、高速攝像機4固定在工作臺上，用于錄制制冷及制熱模塊13表面的圖像。

6、優選地，所述自動滴定器5可以采用商用的電子滴定器，如dtrite數顯電子滴定，或者電動移液器，如群安ep-80電動移液器。

7、優選地，所述高速攝像機4選自yvsion?osg030-815umtz、osg030-790umtz中的一種。

8、優選地，所述半導體制冷片型號采用一冷科技ht064800、ht054130中的一種。

9、進一步優選地，所述半導體制冷片為單片安裝或陣列多片安裝。

10、優選地，該裝置還包括補光燈9和第一滑軌11；第一滑軌11與第二滑軌12平行，固定安裝在工作臺上；補光燈9通過滑塊滑動地安裝在第一滑軌11上，使其可調節至使光線照射到制冷及制熱模塊13上，用于在高速攝像機4錄像時進行補光。

11、優選地，補光燈9下方還設有霧化及噴霧裝置10，用于進行霧氣結冰時間測試。

12、優選地，該裝置還包括：第三滑軌6、數字拉力計7和電機8，數字拉力計7安裝在滑塊螺母上方，滑塊中間設有通孔和螺紋孔，第三滑軌6從通孔中穿過，螺紋孔中安裝絲杠，絲杠與第三滑軌6的兩端分別通過連接塊相連，使二者保持平行；絲杠與電機8輸出軸相連接；兩個連接塊之間通過橫梁連接，橫梁下方設有滑塊安裝在第一滑軌11上，使數字拉力計7沿第一滑軌11水平移動，在電機8驅動下使數字拉力計7在第三滑軌6上滑動，以用于冰塊在涂層表面的剪切分離力的測試。

13、優選地，該測試裝置還包括：冷卻風扇14，所述冷卻風扇14安裝在工作臺上，出風口位置正對制冷及制熱模塊13，用于冰塊在涂層表面的融化時間測試時制冷及制熱模塊13降溫，防止其溫度過高。

14、優選地，控制模塊1連接控制按鈕2和液晶屏3，其中液晶屏3可以用于顯示高速攝像機4錄制的結冰或融化過程的錄像，控制按鈕2用于控制制冷及制熱模塊13的開啟關閉和電流方向。

15、本發明的有益效果：

16、本發明利用半導體制冷片設計了一種多功能涂層防冰性能測試裝置，半導體制冷片成本低、制冷效率高，其兩面一面為冷端，另一面為熱端，通過電流的翻轉，可以實現冷端到熱端的切換。

17、本發明裝置實現多種防冰性能測試：（1）水滴在涂層表面的結冰時間測試；（2）冰塊在涂層表面的剪切分離力測量；（3）冰塊在涂層表面的融化時間測量：（４）霧氣在涂層表面的結冰時間測量。

18、本發明裝置還具有以下優點：（1）可自動實現液滴滴定到涂層表面；（2）制冷制熱模塊一體化設計；（3）可以自動實現剪切分離力的測量。

技術特征：

1.一種多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，該裝置包括：工作臺、控制模塊（1）、高速攝像機（4）、自動滴定器（5）和制冷及制熱模塊（13）；

2.根據權利要求1所述的多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，半導體制冷片兩邊涂抹導熱硅脂。

3.根據權利要求1所述的多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，所述自動滴定器（5）商用的電子滴定器或電動移液器。

4.根據權利要求1所述的多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，所述半導體制冷片為單片安裝或陣列多片安裝。

5.根據權利要求1所述的多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，該裝置還包括補光燈（9）和第一滑軌（11）；第一滑軌（11）與第二滑軌（12）平行，固定安裝在工作臺上；補光燈（9）通過滑塊滑動地安裝在第一滑軌（11）上，使其可調節至使光線照射到制冷及制熱模塊（13）上，用于在高速攝像機（4）錄像時進行補光。

6.根據權利要求1所述的多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，該裝置還包括霧化及噴霧裝置（10），用于向制冷及制熱模塊（13）噴霧進行霧氣結冰時間測試。

7.根據權利要求6所述的多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，霧化及噴霧裝置（10）設置在補光燈（9）下方。

8.根據權利要求1所述的多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，該裝置還包括：第三滑軌（6）、數字拉力計（7）和電機（8），數字拉力計（7）安裝在滑塊螺母上方，滑塊中間設有通孔和螺紋孔，第三滑軌（6）從通孔中穿過，螺紋孔中安裝絲杠，絲杠與第三滑軌（6）的兩端分別通過連接塊相連，使二者保持平行；絲杠與電機（8）輸出軸相連接；兩個連接塊之間通過橫梁連接，橫梁下方設有滑塊安裝在第一滑軌（11）上，使數字拉力計（7）沿第一滑軌（11）水平移動，在電機（8）驅動下使數字拉力計（7）在第三滑軌（6）上滑動，以用于冰塊在涂層表面的剪切分離力的測試。

9.根據權利要求1所述的多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，該測試裝置還包括：冷卻風扇（14），所述冷卻風扇（14）安裝在工作臺上，出風口位置正對制冷及制熱模塊（13），用于冰塊在涂層表面的融化時間測試時制冷及制熱模塊（13）降溫，防止其溫度過高。

10.根據權利要求1所述的多功能涂層防冰性能測試裝置，其特征在于，控制模塊（1）連接控制按鈕（2）和液晶屏（3），其中液晶屏（3）可以用于顯示高速攝像機（4）錄制的結冰或融化過程的錄像，控制按鈕（2）用于控制制冷及制熱模塊（13）的開啟關閉和電流方向。

技術總結
本發明提出了一種多功能涂層防冰性能測試裝置，本發明中利用半導體制冷片既可以制冷也可以制熱的特點，通過控制電流的翻轉，可以實現冷端到熱端的切換，在實現結冰時間測試和融冰時間測試的多種防冰性能的測試。自動滴定器和高速攝像機的設置可以滴定出精準的液滴大小，以及獲取到準確的結冰時間。霧化及噴霧裝置的設置使測試增加了霧氣結冰時間測試的功能，數字拉力計和電機的設置可以完成冰塊在涂層表面的剪切分離力的測試，使本發明裝置能夠實現目前幾乎全部的防冰性能測試。

技術研發人員：靳會超,趙云飛,丁磊,支博文,田麗梅
受保護的技術使用者：吉林大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28