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4 K大冷量GM型脉冲管制冷机研究

物理学报 2023年

作者：刘旭明潘长钊张宇廖奕郭伟杰俞大鹏南方科技大学量子科学与工程研究院深圳国际量子研究院

液氦温区GM型脉冲管制冷机由于大冷量、低振动、高可靠性等优点，在凝聚态物理、量子计算等前沿领域具有重要应用。调相机构对脉冲管制冷机性能有着重要影响，先前针对GM型脉冲管制冷机调相机构的研究，主要集中在制冷机获取液氦温度后... 详细信息

液氦温区GM型脉冲管制冷机由于大冷量、低振动、高可靠性等优点，在凝聚态物理、量子计算等前沿领域具有重要应用。调相机构对脉冲管制冷机性能有着重要影响，先前针对GM型脉冲管制冷机调相机构的研究，主要集中在制冷机获取液氦温度后单个调相元件对制冷性能的影响方面。本文围绕4 K GM型脉冲管制冷机，首先基于Sage软件设计并构建了气耦合两级结构的整机仿真模型，分析了一、二级小孔和一、二级双向分别对两级制冷温度的影响，研究了制冷机达到液氦温区温度的调节优化过程。在此基础上，搭建了实验系统，实验样机经优化最低温度可达3.1 K，并可在4.2 K提供0.8 W制冷量，是目前国内公开报道的两级气耦合阀分离型GM脉冲管制冷机的最好结果。该研究不仅可以推进4 K制冷平台国产化进程，对相关前沿基础科学研究和重要科学仪器设备的自主研制也都有支撑作用。

关键词：脉冲管制冷 GM循环液氦温区气耦合两级

基于PID控温的脉冲管制冷机性能自动测试实验研究

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真空与低温 2019年第4期25卷 243-248页

作者：何海韬李金泽唐力飞陈厚磊曹阳洪国同北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 中国科学院理化技术研究所空间功热转换技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190

介绍了脉冲管制冷机的PID控温程序及其测试结果。该控制方法是在实验室已有的脉冲管制冷机测试与控制系统中引入PID控温后建立的。实验结果表明,PID控温能方便测量脉冲管制冷机在规定温度和制冷机输入功率条件下产生的制冷量,测量在规... 详细信息

介绍了脉冲管制冷机的PID控温程序及其测试结果。该控制方法是在实验室已有的脉冲管制冷机测试与控制系统中引入PID控温后建立的。实验结果表明,PID控温能方便测量脉冲管制冷机在规定温度和制冷机输入功率条件下产生的制冷量,测量在规定温度和制冷量下的制冷机输入功率。温度控制稳定性达到±0.02 K,远优于普遍要求的±0.3 K。实现了更精确的制冷性能测量,新方法可取代原有的插值方法和手动调节控温测试法。

关键词：脉冲管制冷自动测试 PID

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脉冲管制冷的理论和实验研究

制冷学报 1996年第3期 1-7页

作者：梁惊涛中国科学院低温技术实验中心

本文对脉冲管制冷机内部过程进行了深入的理论分析和计算，在此基础上建立了一个普遍适用于基本型、带小孔型和双向进气型脉冲管制冷机的理论模型。首次分析了脉冲管内气体的热力学非对称效应并提出了脉冲管内热粘层的概念，在此基础上... 详细信息

本文对脉冲管制冷机内部过程进行了深入的理论分析和计算，在此基础上建立了一个普遍适用于基本型、带小孔型和双向进气型脉冲管制冷机的理论模型。首次分析了脉冲管内气体的热力学非对称效应并提出了脉冲管内热粘层的概念，在此基础上揭示了脉冲管的复合制冷机制。建立了一个实验台并通过大量的实验系统地研究了各主要参数对脉冲管制冷机性能的影响，实验结果与理论计算结果相一致。

关键词：脉冲管制冷理论模型实验制冷机

A miniature liquid helium temperature JT cryocooler for space application

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Science China(Technological Sciences) 2014年第11期57卷 2236-2240页

作者： QUAN Jia ZHOU ZhenJun LIU YanJie LI JianGuo MA YueXue LIANG JingTao Technical Institute of Physics and Chemistry Chinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences

Along with the development of space science and technology,miniature liquid helium temperature long life cryocooler is a focus subject in cryogenic study.Since it is the precondition of space detection researches,institutions of space in many countries do the research on it.In this article,we designed a compound cooling system.A three-stage high frequency thermal coupled pulse tube cryocooler was used to precool a Joule-Thomson(JT)cryocooler.This system has no moving parts at low temperatures and is hence suitable for space operation.Liquid helium temperature was successfully achieved in both open loop and closed cycle experiments.In the closed cycle experiment,when 473 W electric power was inputted,the cooling system reached a no-load temperature of 4.4 K,and a cooling capacity of 11.6 mW was provided at 4.54 K.It is the first miniature liquid helium temperature JT cryocooler in China and the research achievement paves a way for the space application of ultra-long wave infrared detection and THz technologies.

关键词：液氦温度空间应用制冷机微型冷却系统脉冲管制冷空间科学重点课题

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一种新型机床冷却系统的研究

山西机械 2000年第1期 52-53页

作者：王传杰闫献国厦门工业学校福建厦门361000 太原重型机械学院山西太原030024

介绍了一种基于脉冲管制冷技术的机床冷却系统。该系统以脉冲管制冷机为冷源 ,将制冷的脉冲管置于切削刀具内 ,通过脉冲管的冷端将切削区的热量带走 ,达到降低刀具的切削温度。

关键词：制冷机机床冷却系统脉冲管制冷