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热电制冷器的可靠性

        制冷片、可靠性

1 介绍:
        由于热电制冷器是固态为基础的构造,所以,一般认为热电制冷器具有很高的可靠性。在大多数应用条件下,热电制冷器件均可以为您提供长期无故障的服务。目前,在很多具体的实例中,热电制冷器的持续工作时间都超过了20年,并且热电制冷器的寿命比相关仪器的寿命都要长。然而,因为失效率与应用环境是密切相关的,实际中想要得到具体的热电制冷器件的可靠性仍然是比较困难的。对于一些相对稳定的制冷应用条件下,在制冷器上加载的直流电源非常稳定而且基本上不会间断,此时热电制冷器的可靠性会非常的高。平均故障间隔时间(MTBFs)一般会超过2000,000小时,一般以这种情况下的平均故障间隔时间作为工业标准。而另一方面,在涉及到冷热循环工作的应用条件下,平均故障间隔时间就会大大缩短,特别是当热电制冷器在循环过程中温度会升高到较高温度时。
        一般来说,公布热电制冷器的可靠性数据是非常困难的,因为在实际应用中的很多应用条件和工作参数会影响到最终的结果。所以,可靠性数据只有对于与测试环境相似的应用环境来说是有效的,对其他应用情况来说并不一定适用。如制冷器安装和焊接工艺,供电电源和温度控制系统及相关技术,温度控制等因素,与外部环境相结合将会极大的影响失效率,使其发生大范围的波动。为了给用户提供有关热电制冷器寿命的基础数据,并且为相关工程人员在设计优化制冷器可靠性的过程中提供帮助,我们设计了若干制冷器的可靠性试验来获取所需的可靠性数据。这里列出了几种应用条件下的测试结果和数据,可以为在相似的条件下使用制冷器的最终消费者提供帮助。为用户提供这些数据时,要根据不同的应用环境和用户需求进行选择。
        对热电制冷器安装过程的一些大体要求,可以在本手册的第六部分找到。为了尽量减少错误的安装过程会对制冷器可靠性带来影响,所有制冷器的安装过程必须遵守手册上提到的要求。在安装过程中影响制冷器可靠性的因素主要有以下几点:
        a) 热电制冷器在压力条件下具有很高的机械强度,但是其剪切强度相对来说比较低。因此,一般不可以将热电制冷器设计在承载主要支撑的机械结构体系中。此外,在可能会涉及到振动和冲击的应用条件下,热电制冷器最好是在安装时保持适当的压力,也就是使用螺钉夹紧的方法。对于热点制冷器来说,只要使用适当的安装方法,就可以成功的应对如飞机,军事或相似环境下出现的振动或冲击环境。
        b) 尽管热电制冷器的最大建议压力载荷是每平方厘米15千克 (每平方英寸200磅),但是在测试过程中,大多数制冷器都可以承受超过每平方厘米15千克(每平方英寸200磅)的压力载荷而不造成失效。最重要的是需要保证制冷器的安装方法是选用螺钉夹紧固定的方法,并且安装过程中保持了适当的压力,这样制冷器不会在很小的侧向力下就容易松动进而引起移动。如果在同一个制冷器中需要固定若干对温差电偶对的话,松动的部件将引起很大的麻烦。这种情况下,如果安装过程中,夹具的压力不够,就可能引起制冷性能的降低甚至制冷器的提前失效。如果使用多级制冷器阵列式安装,建议使用高度公差为±0.025 mm的制冷器。在任何情况下,必须保证夹具压力的均匀施加,并且要求表面必须平整(具体安装指导请参见第六部分)。