技术领域
[0001] 本发明涉及温度调控技术领域，尤其涉及温度调控系统、测试设备及温度调控方法。
相关背景技术
[0002] 在半导体、新能源等部件的测试环节，测试部件需要在特定的环境下完成相应的测试，以验证实际使用过程中测试部件的表现，在测试过程中，不仅环境的温度需要进行精准调控，测试部件自身的温度也需要精准调控。
[0003] 现有技术中，测试设备会具有两套温度调节系统，一套温度调节系统用于调节测试腔室的温度，另一套温度调节系统则用于调控测试部件的温度。两套温度调控系统都需要持续运行，以确保测试腔室和测试部件的温度都能够符合需求。
[0004] 两套温度调节系统能够更加灵活地满足测试部件和测试腔室不同测试温度的需求，但是对温度调控用的介质还需要分别单独进行温度调控，这就导致两套温度调节系统的整体制造成本高昂，致使测试环节的成本较高。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0026] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0027] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0028] 在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
[0029] 本发明实施例公开了温度调控系统、测试设备以及温度调控方法。
[0030] 参照图1，该温度调控系统包括第一调控组件1、一级调控组件2、第二调控组件3、二级调控组件4以及换热件5。第一调控组件1具有液冷调控管路，液冷调控管路内具有流动的液冷调控介质以对测试部件6进行温度调控；一级调控组件2具有与液冷调控管路连通的一级调控管路，一级调控管路内具有流动的一级调控介质以对液冷调控介质进行温度调控；第二调控组件3设置于测试腔室7中并能产生用于调控测试腔室7温度的调控气流；二级调控组件4具有与第二调控组件3连接的二级调控管路，二级调控管路具有流动的二级调控介质以与调控气流换热；换热件5与一级调控管路以及二级调控管路均连通，一级调控介质与二级调控介质通过换热件5换热以使得一级调控介质蒸发且二级调控介质冷却。
[0031] 应当理解的是，上述所采用的液冷调控介质、一级调控介质以及二级调控介质，其所对应的蒸发温度均不相同，液冷调控介质可以根据实际测试部件6需要满足的温度调控需求来选择，而一级调控介质和二级调控介质则根据调控过程中换热需求来选择。以测试部件6的测试温度需要满足‑40℃，测试腔室7需要满足‑70℃为例，液冷调控介质和调控气流分别能够稳定保持在对应的温度范围内，而一级调控介质的蒸发温度可以为‑45℃，其在气化时就能够对第一调控介质换热而使得第一调控介质维持在‑40℃左右，而二级调控介质的蒸发温度则可以为‑80℃，其在气化时就能够对第一调控介质换热而使得调控气流维持在‑70℃左右。而基于不同类型的调控介质在不同温度和压力下有不同的状态，通过设置管路配合使得多种调控介质能够相互换热从而可以使得整个温度调控系统呈一个整体。
[0032] 具体地，在液冷调控管路上设置液冷蒸发器171，液冷蒸发器171与一级调控管路连通，通过液冷蒸发器171使得一级调控介质与液冷调控介质产生换热，以使得液冷调控介质的温度符合要求并循环流入至测试部件6内以调控测试部件6的温度。而一级调控介质换热后循环流动至换热件5内与二级调控介质换热，使得一级调控介质蒸发，而二级调控介质则进一步冷却，蒸发后的一级调控介质则再流入第一调控管路内与液冷调控介质换热，以维持液冷调控介质的温度在目标温度范围内。
[0033] 冷却后的二级调控介质则通过二级调控管路流经第二调控组件3，第二调控组件3设置在测试腔室7室内，第二调控组件3能够产生调控气流，调控气流与二级调控介质发生热交换而达到目标温度范围内，二级调控介质可以在与调控气流换热后由液体转换为气态，此时二级调控介质的蒸发温度就是调控气流的温度。
[0034] 通过设置换热件5，使得一级调控介质和二级调控介质能够形成换热，并使得一级调控介质蒸发，而二级调控介质冷却，一级调控介质通过一级调控管路与液冷调控管路内流动的液冷调控介质换热，以确保液冷调控介质的温度满足要求，则液冷调控介质与测试部件6持续换热后，就能够使得测试部件6的温度符合要求。而冷却后的二级调控介质能够流经第二调控组件3而与调控气流换热后，使得调控气流的温度符合要求，则调控气流就能够将测试腔室7的温度调控至目标温度范围内。一级调控介质与二级调控介质会再次回到换热件5内换热并持续循环。以此该温度调控系统在使用时，将温度调控系统内部的多种调控介质依次进行换热，实现对测试部件6和测试腔室7的温度的循环调控，则不再需要单独设置两套温度调控结构，仅需要一套温度调节系统，即可使得测试部件6和测试腔室7的温度达到目标温度范围，有效降低了温度调控系统整体的制造成本，从而有利于降低整个测试环节的成本。
[0035] 参照图2，可选地，第一调控组件1包括膨胀罐11和蓄冷罐12，膨胀罐11与蓄冷罐12之间通过单向阀13连通，在膨胀罐11上还可以设置液位计14和加液口。膨胀罐11内用于介质膨胀和存储液冷调控介质，蓄冷罐12则用于存储循环介质确保液冷调控介质的温度符合初步要求。液冷调控管路可以包括进液管路16和回液管路17，进液管路16的一端与蓄冷罐12连通，另一端与回液管路17连通，进液管路16与回液管路17的连接处位于测试部件6内，回液管路17与蓄冷罐12连通以实现液冷调控介质的循环流动。
[0036] 在进液管路16上依次设置有循环泵18、电热管19以及温度检测器191，循环泵18将液冷调控介质抽入至液冷调控管路内循环流动，温度检测器191用于检测液冷调控介质的温度，电热管19则可以用于对液冷调控介质加热。
[0037] 回液管路17设置液冷蒸发器171，液冷蒸发器171与一级调控管路连通，通过液冷蒸发器171使得一级调控介质与液冷调控介质产生换热，一级调控介质吸热后回流至原处并形成循环流动。
[0038] 参照图3，可选地，一级调控组件2包括一级压缩机21、一级冷凝模块22以及经济器23；一级调控管路包括一级冷凝支路24、一级调控支路25、一级回流支路26以及一级蒸发支路27。
[0039] 一级冷凝支路24一端与一级压缩机21的排气口连接，另一端与一级冷凝模块22连接，以将一级压缩机21产生的气态的一级调控介质传输至一级冷凝模块22形成液态的一级调控介质。
[0040] 具体地，一级压缩机21能够将一级调控介质转换为高温高压的气态，一级冷凝支路24上还一级设置有压力传感器100、温度传感器200以及油分离器300，油分离器300的回流口与一级压缩机21连通，使一级调控介质带出的一级压缩机21润滑油分离后重新回到一级压缩机21。一级冷凝模块22则能够对高温高压气态的一级调控介质进行冷却，以使得一级调控介质转变为高压低温的液态的一级调控介质。
[0041] 一级调控支路25一端与一级冷凝模块22连接，另一端与液冷调控管路连接，经济器23设置于一级调控支路25以对液态的一级调控介质换热后导流至液冷调控管路内与第一调控内介质发生热交换而形成气态的一级调控介质。
[0042] 具体地，在一级调控支路25且靠近一级冷凝模块22的一侧设置储液罐28和干燥过滤器400，以对一级调控介质进行初步处理。在经济器23内具有相互接触但不连通的第一流道和第二流道，干燥过滤器400排出的一级调控介质部分流经第一流道，而另一部分则通过过冷支路29流经第二流道，在过冷支路29上设置有过冷膨胀阀291，以对流经过冷支路29的一级调控介质降压，降压后的一级调控介质与高压的一级调控介质分别在第二流道和第一流道内流动。
[0043] 在第二流道内流动的一级调控介质，压力更低，热量更小，则第一流道内的高压低温液态的一级调控介质就能够将热量进一步传递至第二流道内一级调控介质，使得第二流道内流出的为低温低压的气态的一级调控介质，而第一流道内一级调控介质的过冷而进形成温度更低的液体，在经济器23的出口端还可以设置第一膨胀阀251，该液体在流经第一膨胀阀251后流向液冷蒸发器171，第一膨胀阀251使得过冷的高压液体释放压力后再与液冷调控介质产生热交换而对液冷调控介质的温度进行调控。
[0044] 一级回流支路26一端与液冷调控管路连接，另一端与一级压缩机21连接以将气态的一级调控介质导流至一级压缩机21的入口。
[0045] 具体地，过冷后的液态的一级调控介质，在与液冷调控介质换热后会吸热变成气态，气态的一级调控介质能够沿着一级回流支路26回到一级压缩机21，在一级回流支路26上还可以设置压力传感器100和温度传感器200等以检测气压和温度是否符合一级压缩机21的回收要求。
[0046] 一级蒸发支路27一端与一级调控支路25连通，另一端与一级回流支路26连通，换热件5设置于一级蒸发支路27，一级蒸发支路27用于将液体的一级调控介质导流至换热件5内与二级调控介质形成热交换而形成气态的一级调控介质。
[0047] 具体地，一级蒸发支路27上设置有第二膨胀阀271，高压过冷后的液态一级调控介质流经第二膨胀阀271后，再流入换热件5内，以释放压力与流入换热件5内的二级调控介质换热，一级调控介质吸热后变成低温低压气态，而二级调控介质则被冷却变成高压低温的液态。
[0048] 通过一级冷凝支路24、一级调控支路25、一级回流支路26以及一级蒸发支路27，使得一级调控介质能够从高温高压的气态变化为高压低温的液态，并通过高压低温的液态与低温低压的液态两种状态之间的换热形成高压过冷的液态的一级调控介质，该一级调控介质一部分用于液冷调控介质的温度调控，另一部分则用于二级调控介质的冷却，而二级调控介质用于测试腔室7的温度调控，以此就可能使得测试部件6的温度调控与测试腔室7的温度调控形成共用。
[0049] 参照图3，可选地，一级调控组件2还包括一级回热器261。一级回热器261设置于一级调控支路25和一级回流支路26，以使得液态的一级调控介质与气态的一级调控介质换热。
[0050] 具体地，一级回热器261与经济器23相同，在一级回热器261内具有第一流道和第二流道，第一流道与一级调控支路25连通，第二流道则与一级回流支路26连通。
[0051] 低温过冷的液态的一级调控介质在与液冷调控介质换热时会吸热升温，升温后的一级调控介质会沿着一级回流支路26进入一级回热器261内的第二流道内，此时第一流道内的一级调节介质会再次放热而使得第二流道内的一级调控介质过热变成低温低压的气态后回流至一级压缩机21内。
[0052] 可选地，一级调控组件2还包括第一控制阀272、导流支路273以及第二控制阀274。第一控制阀272设置于一级蒸发支路27且位于换热件5与一级压缩机21之间；导流支路273一端与一级蒸发支路27连通，另一端与一级调控支路25连通；第二控制阀274设置于导流支路273以控制导流支路273的通断。
[0053] 具体地，第一控制阀272和第二控制阀274都采用电磁阀，其中第一控制阀272用于控制一级蒸发支路27与一级压缩机21之间的通断，第二控制阀274则用于控制导流支路273的通断。
[0054] 在进行测试部件6和测试腔室7的温度调控时，则仅开启第一控制阀272，第二控制阀274关闭，换热件5流出的一级调控介质仅流向一级压缩机21，而当只进行测试部件6的温度调控时，则关闭第一控制阀272，开启第二控制阀274，换热件5流出的一级调控介质流向一级回热器261。而当只进行测试腔室7的温度调控时，则仅开启第一控制阀272，第二控制阀274关闭，换热件5流出的一级调控介质仅流向一级压缩机21。
[0055] 以此使得整个温度调控系统能够根据温度调控的需求灵活改变一级调控介质的流向，从而使得该温度调控系统具有较高的适应能力。
[0056] 参照图4，可选地，第二调控组件3包括风机31、电热丝32以及翅片蒸发器33，其中二级调控管路至少部分绕设于翅片蒸发器33。风机31运行即可产生调控气流，调控气流在经过电热丝32和翅片蒸发器33时就能够产生换热，电热丝32的启动和停止可以单独控制。调控气流在流经翅片蒸发器33时能够与二级调控介质发生热交换，从而使得调控气流的温度改变，进而达到调节测试腔室7内温度的目的。
[0057] 参照图5，可选地，二级调控组件4包括二级压缩机41及二级冷凝模块42。二级调控管路包括二级冷凝支路43、二级冷却支路44以及二级调控支路45。
[0058] 二级冷凝支路43一端与二级压缩机41连通，另一端与二级冷凝模块42连通以将二级压缩机41排出的气态的二级调控介质导流至二级冷凝模块42内。
[0059] 具体地，二级冷凝模块42与一级冷凝模块22可以为同一个冷凝模块，在二级冷凝支路43上设置压力传感器100以检测二级压缩机41排出的气体的压力。二级压缩机41能够将二级调控介质转换呈高温高压的气态，气态的二级调控介质有二级冷凝支路43导流至二级冷凝模块42内初步冷凝变成高压低温的液态。
[0060] 二级冷却支路44一端与二级冷凝模块42连通，另一端与换热件5连通，以将二级冷凝模块42排出的液态的二级调控介质导流至换热件5内与一级调控介质换热冷凝。
[0061] 具体地，二级冷却支路44上设置有油分离器300和干燥过滤器400，油分离器300的回气口与二级压缩机41的排气口连接。经过二级冷凝模块42初步冷却的二级调控介质会流入二级冷却支路44内，当流经油分离器300时，气态的二级调控介质会回流至二级压缩机41的排气口，液体的二级调控介质则流入换热件5内，与一级调控介质换热而被进一步冷凝形成高压低温液态状的二级调控介质。
[0062] 二级调控支路45一端与换热件5连通，另一端与第二调控组件3连接，以使得完成换热冷凝的二级调控介质能够流经二级回热器46和第三膨胀阀47后再进入第二调控组件3以与调控气流换热，且二级调控支路45与二级压缩机41连通，以控制二级压缩机41排出气体的温度。
[0063] 具体地，低温高压的液态状的二级调控介质能沿着二级调控支路45流经二级回热器46和第三膨胀阀47，进行压力和温度调节后再流经第二调控组件3，则调控气流就能够与二级调控介质形成热交换，二级调控介质吸热后就能够由液态转换为气态并沿着二级调控支路45回流至二级压缩机41。
[0064] 通过二级冷凝支路43、二级冷却支路44以及二级调控支路45，使得高温高压的气态的二级调控介质先经过二级冷凝模块42初步冷却后，再经过换热件5与一级调控介质换热而二次冷却后变成低温的液态，再流经第二调控组件3而吸热变为气态后回流至二级压缩机41内形成循环，以实现对测试腔室7的温度调控。
[0065] 可选地，二级调控组件4还包括二级回热器46。二级回热器46设置于二级调控支路45以使得完成换热冷凝的二级调控介质能够与流经第二调控组件3的二级调控介质换热。
[0066] 具体地，在第二流道内的二级调控介质能够进一步吸取第一流道内的二级调控介质内的热量，使得二级调控介质能够确保完全气化后再流向二级压缩机41，而第一流道内的二级调控介质则能够进一步降温，在二级回热器46与翅片蒸发器33之间还设置有与第一流道连通的第三膨胀阀47，以对高温低温的二级调控介质进行压力调节。
[0067] 具体地，二级回热器46也具有第一流道和第二流道，第一流道供从换热件5流出的高压低温的二级调控介质流向第二调控组件3，而第二流道则供流经第二调控组件3的二级调控介质流向二级压缩机41。
[0068] 可选地，二级调控组件4还包括二级回流支路48。二级回流支路48一端与二级调控支路45连通，另一端与二级压缩机41连通。
[0069] 具体地，二级回流支路48的设置能够使得流入二级调控支路45内的气态的二级调控介质回流至二级压缩机41内。
[0070] 可选地，二级调控组件4还包括缓冲罐49。缓冲罐49与二级调控支路45及二级冷却支路44分别连通。
[0071] 具体地，缓冲罐49的入口设置一个泄荷阀491，且入口与二级冷却支路44连通，而缓冲罐49的出口则与二级调控支路45连通，且连通位置靠近二级压缩机41的入口。
[0072] 在温度调控系统运行或停止时，缓冲罐49均与相应的支路连通。在温度调控系统不运行时，二级调控介质可能因为环境温度而产生蒸发，则支路内的压力就会升高，当压力超过泄荷阀491的压力时，泄荷阀491就会开启，则二级调控介质就会进入到缓冲罐49内膨胀，以确保支路内的气压符合要求。而当温度调控系统运行时，缓冲罐49内二级调控介质就会再进入二级压缩机41内进行循环。缓冲罐49为具有规定容积的承压容器，其最大承压上限高于支路内的最高压力，具体缓冲罐49的类型和设置方式可以根据实际的应用场景来设计。
[0073] 本实施例还提供了一种测试设备，该测试设备包括测试腔室7、测试部件6以及如上述实施例中的温度调控系统。测试部件6设置于测试腔室7内，温度调控系统用于调控测试腔室7和测试部件6的温度。
[0074] 该测试设备在使用时，能够利用该温度调控系统同时对测试部件6和测试腔室7的环境进行温度调控，而且能够满足测试部件6和测试腔室7分别处于不同的目标温度范围内，而不需要单独设置两套温度调控系统，能够有效降低测试设备的制造成本，进而降低测试环节的成本。
[0075] 该温度调控方法应用于上述实施例中的温度调控系统，其包括：将一级调控介质的部分与液冷调控介质换热，一级调控介质的另一部分则与二级
调控介质换热以使得一级调控介质蒸发且二级调控介质冷却，并将冷却的二级调控介质与调控气流换热，完成换热的液冷调控介质对测试部件6进行温度调控，完成换热的调控气流对测试腔室7进行温度调控。
[0076] 通过该温度调控方法，使得测试部件6和测试腔室7的温度调控能够同时且利于一套温度调控系统来完成，而不再需要单独设置两套温度调控系统，有效降低了测试腔室7所耗费的成本。
[0077] 以下结合上述温度调控方法和温度调控系统，并以对液冷调控介质和调控气流冷却为例，具体解释测试部件6和测试腔室7的温度调控原理：第一，对测试部件6和测试腔室7同时进行温度调控。
[0078] 一级压缩机21开启，二级压缩机41延时3min开启，第一控制阀272开启，第二控制阀274关闭。
[0079] 液冷调控介质沿着液冷调控管路流经电热管19、测试部件6以及液冷蒸发器171，在液冷调控介质循环流动过程中，一级调控介质能沿着一级调控管路流入液冷蒸发器171内与液冷调节介质换热。在换热过程中存在温差，一级调控介质的蒸发温度与液冷调控介质的冷却温度存在有偏差值ΔT1，设定液冷调控介质的冷却温度为SP1,液冷调控介质的实时温度为PV1，PV1‑ΔT1转换为一级调控介质的饱和压力，该压力即为一级调控介质的蒸发压力设定值。
[0080] 一级调控介质在经过经济器23后会经过第一膨胀阀251而压力降低，且第一膨胀阀251的开度持续变化，在压力释放过程中就会使得液冷蒸发器171的温度下降，从而使得液冷调控介质的温度下降。根据实际测试要求设定温度阈值t1，当PV1下降至SP1+t1时，电热管19开始启动运行，以避免PV1低于SP1太多。当PV1小于到SP1至一定数值时，电热管19的功率增大，反之当PV1大于该数值时，则电热管19的功率减小。以此最终使得加热输出与一级调控介质对液冷调节介质的冷却达到平和，PV1稳定在SP1±0.5℃。具体精度可以根据实际情况设定而改变，最大精度可以达到0.1℃甚至更高。
[0081] 在二级压缩机41启动后，二级调控介质就会沿着二级调控管路流入换热件5内与一级调控介质换热，一级调控介质的蒸发温度与二级调控介质的冷却温度存在偏差值ΔT2，二级调控介质的实时温度为PV2，将PV2‑ΔT2转换为一级调控介质的饱和压力，并作为一级调控介质的蒸发压力设定值。一级调控介质经过第二膨胀阀271调节后，第二膨胀阀271的开度也是持续变化的，在压力下降过程中，一级调控介质在换热件5内与二级调控介质换热，使得二级调控介质温度下降。当一级调控介质的压力达到下限值时，二级调节介质的温度也达到了目标温度，此时第二膨胀阀271保持开度稳定。
[0082] 检测测试腔室7的调控气流的温度，二级调控介质的蒸发温度与测试腔室7的温度存在偏差值ΔT，设定调控气流的温度为SP，调控气流的实时温度为PV，将PV‑ΔT转换为二级调控介质对应的饱和压力，并作为二级压缩机41低压压力的设定值，二级调控介质经过第三膨胀阀47的调节压力会下降，使得二级调控介质流经翅片蒸发器33时使得翅片蒸发器33的温度降低，进而对调控气流形成冷却降温。根据实际测试要求设定温度阈值t1，当PV下降至SP+t1时，电热丝32启动，PV下降幅度越大，电热丝32功率越高，反之电热丝32功率减小。最终加热量与二级调控介质与翅片蒸发器33的冷却量达到平衡，使得PV稳定在SP±0.5℃。同理，可以根据实际温度调控需求，将精度达到0.1℃甚至更高。
[0083] 第二，仅对测试部件6进行温度调控。
[0084] 仅开启一级压缩机21，第一控制阀272关闭，第二控制阀274开启。
[0085] 一级调控组件2和第一调控组件1的运行流程同上。此时，第二膨胀阀271采用固定开度，以吸气温度‑吸气压力对应饱和温度的差值（即吸气过热值）进行控制，确保一级压缩机21的吸气过热值大于一定值（比如5℃）。部分一级调控介质经过第二膨胀阀271进入换热件5内，此时无换热，再经过第二电磁阀进入到一级回热器261前，与第一膨胀阀251节流的一级调控介质一并进入到液冷蒸发器171内吸入，最后再回流至一级压缩机21内。
[0086] 第三，仅对测试腔室7进行温度调控。
[0087] 一级压缩机21开启后，二级压缩机41延时3min开启，第一控制阀272开启，第二控制阀274关闭。
[0088] 一级调控组件2、二级调控组件4以及第二调控组件3的运行流程同上，在此不做赘述。此时第一膨胀阀251采用固定开度，以吸气温度‑吸气压力对应饱和温度的差值（即吸气过热值）进行控制，确保一级压缩机21的吸气过热值大于一定值（比如5℃）。此时部分一级调控介质经过第一膨胀阀251、一级回热器261、液冷蒸发器171后，与另一部分流经换热件5的一级调控介质混合后回到一级压缩机21。
[0089] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
