CN102564595A

CN102564595A - 用于真空低温环境的红外热波检测系统

Info

Publication number: CN102564595A
Application number: CN2011104171316A
Authority: CN
Inventors: 陶涛; 郄殿福; 裴一飞; 苏新明; 曹志松
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: CN102564595B

Abstract

本发明公开了一种用于真空低温环境的红外热波检测系统，包括可设置在真空低温环境中的内部红外检测部件和通过网络数据传输电缆连接的设置在真空低温环境外的外接测量设备和供电设备，内部红外检测部件包括热控小舱，红外热像仪和云台，红外热像仪封闭设置在热控小舱内，其下部支撑在穿过热控小舱底部的可旋转的云台上，云台包覆有供为红外热像仪传热的加热片和多层隔热材料，热控小舱正对红外热像仪镜头的位置设置有锗玻璃以接受真空低温环境的红外线进行温度测量，测量结果通过网络数据传输电缆与外接测量设备进行电通信。本发明的系统不但解决了真空容器内的非接触温度测量问题，同时合理的热控设计也确保了系统在低温环境下的工作安全性。

Description

用于真空低温环境的红外热波检测系统

技术领域

本发明属于热成像领域，具体涉及一种适用于真空低温环境的红外检测系统。

背景技术

红外热波检测是非接触测量领域的一项重要技术，其在非接触测温、热成像方面发挥了重要作用。

目前，国内发展的红外热波检测方法及装置通常适用于常温常压的环境，且多用于民用及武器装备技术领域。

在航天器真空热试验中，对飞船或卫星的大面积表面温度测量还没有非接触式测温的手段，还未使用过红外热波检测的方法来进行试验过程中的温度测量。另外，在大型空间模拟器中直接应用红外设备时，由于模拟器内的压力优于1.3×10-3Pa，热沉温度不高于100K，污染的指标要求也很高，所以，试验的模拟环境对红外设备来说非常不利，在这种环境下要求红外设备正常工作并取得让人满意的测量结果是有难度的。

因此，为了能够在真空低温环境下进行非接触温度测量及热成像，设计和发明一种用于真空低温环境的红外热波检测系统有着重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现真空低温环境下的红外热波检测系统，旨在解决真空低温环境下被测试件的非接触温度测量问题，同时设计了一种热控小舱和改造了网络数据传输线，确保了红外热像装置能够在真空低温环境下应用及数据传输。

本发明的用于真空低温环境的红外热波检测系统，包括可设置在真空低温环境中的内部红外检测部件和通过网络数据传输电缆连接的设置在真空低温环境外的外接测量设备和供电设备，内部红外检测部件包括热控小舱，红外热像仪和云台，红外热像仪设置在热控小舱内，其下部通过旋转支柱可旋转地支撑在热控小舱底部的云台上，云台包覆有供为云台加热的加热片，热控小舱2正对红外热像仪镜头的位置开设有孔，孔位置对应设置有直径比红外热像仪镜头直径略大的圆形锗玻璃以接受真空低温环境的红外线进行温度测量，测量结果通过网络数据传输电缆以及与其电连接的容器内外部的对接插头与外接测量设备进行电通信。

其中，真空低温环境为真空度小于10^-3Pa温度低于100K的环境。

其中，外接测量设备包括各种计算机接口，红外热像仪控温仪接口，云台控温仪接口。供电设备包括红外热像仪供电电源、云台供电电源、红外热像仪控温电源，云台控温电源。

其中，热控小舱呈长方体，为铝合金或不锈钢材料。

本发明的红外热波检测系统，已经在航天器真空热试验工作中得到了应用，结果表明：该系统不但解决了真空容器内的非接触温度测量问题，同时合理的热控设计也确保了系统在低温环境下的工作安全性。

附图说明

图1为本发明的用于真空低温环境的红外热波检测系统示意图。

其中，1.锗玻璃；2.保温材料；3.热控小舱；4.加热片；5.红外热像仪；6.供电线；7.对接插头；8.数据传输线；9旋转支柱；10.加热片；11.云台；12.供电控制线；13过渡电缆；14.外设接口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的用于真空低温环境的红外热波检测系统作进一步的说明。

如图1所示，本发明的用于真空低温环境的红外热波检测系统，包括可设置在真空低温环境(例如图示的真空容器)中的内部红外检测部件和通过网络数据传输电缆8和供电线6连接的设置在真空低温环境外的外接测量设备和供电设备，内部红外检测部件包括热控小舱3，红外热像仪5和云台11，红外热像仪5设置在热控小舱2内，其下部通过旋转支柱9可旋转地支撑在热控小舱底部的云台11上，云台11包覆有供为云台加热的加热片10，热控小舱2正对红外热像仪镜头的位置开设有孔，孔位置对应设置有直径比红外热像仪镜头直径略大的圆形锗玻璃1以接受真空低温环境的红外线进行温度测量，测量结果通过网络数据传输电缆8以及与其电连接的容器内外部的对接插头7与外接测量设备进行电通信。

本系统可应用在环境模拟容器内，其包括有容纳红外热像仪5的热控小舱3，其材料为铝合金或不锈钢，该热控小舱3呈长方体且上部舱板可以打开。热控小舱3正对红外热像仪5镜头的位置开设有孔，孔位置对应设置有直径比红外热像仪镜头直径略大的圆形锗玻璃1，热控小舱内壁没有开孔的地方粘贴一层加热片4，加热片4的供电线路与红外热像仪5的供电线6相连，通过该加热片4对红外热像仪5进行辐射加热。在热控小舱3外壁没有开孔的地方包覆保温材料2，且锗玻璃与红外热像仪镜头的距离小于1厘米，实现红外热像仪5对热控小舱3外部的环境进行热波检测。在热控小舱3的后部开有两个圆孔，直径优选为4厘米，红外热像仪3的数据传输线8对接插头7和供电线6对接插头7分别从2个圆孔穿过并与过渡电缆13的对接插头7相连接。在热控小舱3的下部与红外热像仪5支柱对接法兰相对应的地方开有两个与红外热像仪5的支柱对接法兰相同的螺钉孔。红外热像仪5的支柱对接法兰、热控小舱和云台11上的旋转支柱9法兰通过两个螺钉孔通过螺钉连接。当旋转支柱9旋转时可以带动热控小舱3和红外热像仪5同步旋转。在云台11外部粘贴一层加热片10，对云台11进行加热。加热片的供电线路与云台11的供电控制线12相连。在加热片10的外部包覆保温材料2。云台的供电控制线线12通过对接插头7与过渡电缆13相连，通过云台11的供电控制线12可以对云台11供电并控制云台11的旋转支柱9旋转。与红外热像仪5的数据传输线线8、供电线6和云台11的供电控制线12相连的三根过渡电缆13最终汇成一根电缆通过对接插头7连接到环境模拟容器壁外，环境模拟容器外的电缆最终连接到外设接口14上，实现系统各部件的供电及数据采集和控制。

本发明的用于真空低温环境的红外热波检测系统在使用前，首先通过外部计算机程序软件控制调整云台11的旋转支柱9旋转，使红外热像仪5的镜头及热控小舱3前方的锗玻璃1对准被测物。随后，在容器抽真空、降温的过程中，接通热控小舱3内壁加热片4和云台11外加热片10电源开始加热，维持红外热像仪5和云台11所处环境温度在规定范围内。当容器内真空度小于10^-3Pa、温度低于100K时，接通红外热像仪5电源，正式开始测试。红外热像仪5开始工作后，测量数据经过数据传输线8通过过渡电缆13回传到外部计算机，最终实现在真空低温环境下对被测件的温度检测。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.用于真空低温环境的红外热波检测系统，包括设置在真空低温环境中的内部红外检测部件，和通过网络数据传输电缆和供电线连接的设置在真空低温环境外的外接测量设备和供电设备，内部红外检测部件包括热控小舱，红外热像仪和云台，红外热像仪设置在热控小舱内，其下部通过旋转支柱可旋转地支撑在热控小舱底部的云台上，云台包覆有供为云台加热的加热片，热控小舱正对红外热像仪镜头的位置开设有孔，孔位置对应设置有直径比红外热像仪镜头直径略大的圆形锗玻璃以接受真空低温环境的红外线进行温度测量，测量结果通过网络数据传输电缆以及与其电连接的容器内外部的对接插头与外接测量设备进行电通信。

2.如权利要求1所述的用于真空低温环境的红外热波检测系统，其中，真空低温环境为真空度小于10^-3Pa，温度低于100K的环境。

3.如权利要求1或2所述的用于真空低温环境的红外热波检测系统，其中，外接测量设备包括各种计算机接口，红外热像仪控温仪接口，云台控温仪接口。供电设备包括红外热像仪供电电源、云台供电电源、红外热像仪控温电源，云台控温电源。

4.如权利要求1或2所述的用于真空低温环境的红外热波检测系统，其中，热控小舱呈长方体，为铝合金或不锈钢材料。

5.如权利要求1或2所述的用于真空低温环境的红外热波检测系统，其中，旋转支柱通过对接法兰可旋转地设置在云台上。