APXRD808 导波雷达液位计的发射模块在长时间连续工作时,如何进行散热设计,防止因温度过高导致的性能下降或损坏

发射模块长时间连续工作会产生热量(主要来自射频芯片、功率放大器等元件),需通过散热结构设计、热传导优化及温度控制等技术防止过热,确保稳定工作。

散热结构设计扩大散热面积,模块外壳采用铝合金(如 6061-T6)整体压铸成型,外壳表面设计密集的散热鳍片,鳍片高度 8-10mm,间距 2-3mm,鳍片数量≥50 片,使散热面积比光滑外壳增加 3-5 倍。在环境温度 40℃时,鳍片式外壳可使模块内部温度降低 15-20℃。外壳内部设置导热柱,导热柱与发热元件(如功率放大器)直接接触,热阻≤0.5℃/W,将热量快速传导至外壳。在高频发射模块(26GHz)中,功率放大器的功耗达 5W,导热柱可使该元件的温度控制在≤70℃,远低于其耐受温度(125℃)。

热传导优化提高散热效率,发热元件与导热柱之间涂抹导热硅脂(导热系数≥3W/(m・K)),填充接触面的微小空隙,减少接触热阻。模块内部的 PCB 板采用加厚铜箔(厚度≥35μm),铜箔作为热传导路径,将分散的热量集中传导至导热柱。在多芯片集成的模块中,PCB 板设计热沉区域,热沉区域的铜箔面积≥10cm²,表面敷铜厚度≥70μm,增强局部散热能力。模块与安装支架之间采用导热垫片(材质为硅胶填充氧化铝),导热系数≥2W/(m・K),确保热量从外壳传导至安装支架(通常固定在罐体上,罐体可作为大型散热体)。

温度控制防止过热损坏,模块内置温度传感器(DS18B20),实时监测内部温度,测量精度 ±0.5℃,采样频率 1Hz。当温度超过 60℃时,处理器自动降低发射功率(从 20mW 降至 10mW),减少热量产生;温度超过 70℃时,启动间歇工作模式,工作 10 秒停 5 秒,直至温度降至 50℃以下。在沙漠地区的油罐测量中,夏季环境温度达 50℃以上,间歇工作模式可使模块温度稳定在 65℃以内。对于高温环境(如热带地区)专用模块,集成微型风扇(风量≥5CFM),风扇在温度≥55℃时自动启动,强制对流散热,可使模块的散热能力提升 40%。通过散热设计,发射模块能在长时间连续工作中有效控制温度,避免因过热导致的性能下降或损坏,确保测量稳定性。

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