CN102820273B - 用于ccd探测器的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于CCD探测器的制冷系统，包括电源；冷子板，具有第一面、第二面和侧壁；半导体制冷片，其冷面与冷子板的第一面接触，冷面通过冷子板的第二面对CCD探测器冷却；温度传感器，检测冷子板的当前温度并输出温度指示信号；温度控制器，根据温度指示信号读取冷子板的当前温度，并将其与第一预设温度进行比较，以得到控制信号；和转换单元，用于根据控制信号选择性地通过电源对半导体制冷片供电以调节冷面的当前温度到达第一预设温度。本发明的制冷系统可以使CCD探测器的温度实现自由控制，从而减小高温对CCD探测器的影响。另外，通过冷子板保证CCD探测器的温度平稳变化，有利于CCD探测器的使用寿命。

Description

用于CCD探测器的制冷系统

技术领域

本发明涉及CCD探测器技术领域，特别涉及一种用于CCD探测器的制冷系统。

背景技术

CCD(Charge-coupledDevice)探测器技术是国际上DR(DigitalRadiography，直接数字化X射线摄影系统)产品采用的主流技术之一，性能稳定且可靠。

但是，由于CCD芯片本身的技术特点，决定了其在常温工作情况下暗电流噪声和读出噪声都很大，影响最终图像成像结果，尤其在X射线环境下，本身照度很低，噪声的影响对于图像信噪比相比可见光环境更加恶劣。因此，需要利用制冷装置对CCD探测器进行制冷。

现有技术中采用的半导体制冷片对CCD探测器进行制冷时，由于不同地区的使用用户，室内温度差异可能很大，因此导致不同地区内使用的半导体制冷片的冷面的温度差异较大，进而使CCD探测器的探测照片信噪比可能很低，影响图片质量。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于CCD探测器的制冷系统，该制冷系统的制冷温度能够在可控范围内进行任意的自动调节，从而达到降低CCD探测器温度的目的，保证CCD探测器探测图像的质量。另外，该制冷系统还能够保证CCD探测器的温度在可控范围内平稳过渡，有利于提高CCD的使用寿命。再者，该制冷系统温度调节灵活，具有精度高的优点。

为了实现上述目的，本发明实施例提出的用于CCD探测器的制冷系统，包括电源；冷子板，所述冷子板具有第一面、第二面和侧壁，其中，所述侧壁具有预定宽度，且所述侧壁上设有开孔；半导体制冷片，所述半导体制冷片的冷面与所述冷子板的第一面接触，所述半导体制冷片的冷面通过所述冷子板的第二面对所述CCD探测器进行冷却；温度传感器，所述温度传感器与所述冷子板相连，用于实时地检测所述冷子板的当前温度并输出温度指示信号，其中，所述温度传感器的一部分设置在所述侧壁的开孔内。温度控制器，所述温度控制器分别与所述温度传感器和所述冷子板相连，用于根据所述温度指示信号读取所述冷子板的当前温度，并将所述冷子板的当前温度与第一预设温度进行比较，以得到控制信号；以及转换单元，所述转换单元设置在所述电源和所述半导体制冷片之间，且所述转换单元与所述温度控制器相连，用于根据所述控制信号选择性地通过所述电源对所述半导体制冷片供电以调节所述半导体制冷片的冷面的当前温度至所述第一预设温度。

根据本发明实施例的用于CCD探测器的制冷系统，能够使半导体制冷片的冷面的温度在可控范围内进行任意的自动调节，从而达到降低CCD探测器温度的目的，保证CCD探测器探测图像的质量。另外，该制冷系统通过冷子板还能够保证CCD探测器的温度在不同温度之间平稳过渡，防止CCD探测器的温度忽高忽低，这样，有利于提高CCD探测器的使用寿命。再者，本发明实施例的制冷系统温度调节灵活，具有精度高的优点，其温度调节误差很小。

另外，根据本发明的风冷式冰箱还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述用于CCD探测器的制冷系统还包括：散热片，所述散热片与所述半导体制冷片的热面相连，用于对所述半导体制冷片的热面进行散热；以及风扇，所述风扇用于向所述散热片吹风以降低散热片的温度。

在本发明的一个实施例中，所述冷子板的由导热性材料制成。

根据本发明的一个实施例，所述冷子板的材料为铜。

在本发明的一个实施例中，所述第一预设温度位于所述CCD探测器的制冷系统所在环境的温度与低于所述CCD探测器的制冷系统所在环境的温度40摄氏度的区间范围内。

在本发明的一个实施例中，所述温度控制器判断所述冷子板的当前温度是否高于所述第一预设温度，当判断所述冷子板的当前温度高于所述第一预设温度时，所述温度控制器向所述转换单元发送所述控制信号以通过所述转换单元使所述电源对所述半导体制冷片供电以降低所述半导体制冷片的冷面的当前温度至所述第一预设温度，否则所述温度控制器向所述转换单元发送所述控制信号以通过所述转换单元停止所述电源对所述半导体制冷片供电以升高所述半导体制冷片的冷面的当前温度至所述第一预设温度。

在本发明的一个实施例中，所述转换单元为继电器，所述继电器根据所述控制信号控制所述继电器闭合或断开以选择性地通过所述电源对所述半导体制冷片供电以调节所述半导体制冷片的冷面的当前温度。

在本发明的一个实施例中，所述转换单元为MOS管，所述MOS管在所述控制信号的驱动下导通或断开，以调节所述半导体制冷片的冷面的当前温度至第一预定温度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为用于CCD探测器的制冷系统的结构图；

图2为用于CCD探测器的制冷系统的主要部件的示意图；以及

图3为图2所示主要部件的纵向剖视图。

其中，附图主要功能部件的标号：

电源110、冷子板120、半导体制冷片130、温度传感器140、温度控制器150、转换单元160、散热片170、风扇180。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

以下结合图1-3描述根据本发明实施例的用于CCD探测器的制冷系统。

如图1所示，为本发明实施例的用于CCD探测器的制冷系统，由于CCD探测器本身的特点，每降低7摄氏度，其暗电流噪声和读出噪声均减少一倍，从而提高图像信噪比，获得更好的图像质量。本发明的一个目的在于通过该制冷系统降低CCD探测器的工作温度，从而降低暗电流噪声和读出噪声，使得图像信噪比提高。

因此，根据本发明实施例的用于CCD探测器的制冷系统100包括电源110、冷子板120、半导体制冷片130、温度传感器140、温度控制器150和转换单元160。

其中，冷子板120具有第一面、第二面和侧壁，其中，所述侧壁具有预定宽度，且所述侧壁上设有开孔。半导体制冷片130的冷面与冷子板120的第一面接触，半导体制冷片130的冷面通过冷子板120的第二面对CCD探测器(图中未示出)进行冷却。

温度传感器140与所述冷子板120相连，用于实时地检测所述冷子板120的当前温度并输出温度指示信号，其中，所述温度传感器的一部分设置在所述侧壁的开孔内。在本发明的一个实施例中，可以将上述温度指示信号进行A/D转换，使温度传感器触发的模拟的温度指示信号转换成数字形式的温度指示信号。

如上述实施例所示，结合图3，在冷子板120的一个侧壁上设有开孔121。由此，可以方便的将温度传感器140的一部分插入侧壁的开孔121内以检测所述冷子板120的当前温度。这样，温度传感器140可以检测到冷子板120内部温度，从而使检测到的当前温度更为精确。而且还方便连接。易于拆卸。

温度控制器150分别与所述温度传感器140和所述冷子板120相连，用于根据所述温度指示信号读取所述冷子板120的当前温度，并将所述冷子板120的当前温度与第一预设温度进行比较，以得到控制信号。

转换单元160设置在所述电源110和所述半导体制冷片130之间，且所述转换单元160与所述温度控制器150相连，用于根据所述控制信号选择性地通过所述电源110对所述半导体制冷片130供电以调节所述半导体制冷片130的冷面的当前温度到达所述第一预设温度。根据本发明实施例的用于CCD探测器的制冷系统100，能够使半导体制冷片130的冷面的温度在可控范围内进行任意的自动调节，从而达到降低CCD探测器温度的目的，保证CCD探测器探测图像的质量。另外，该制冷系统100通过冷子板120还能够保证CCD探测器的温度在不同温度之间平稳过渡，防止CCD探测器的温度忽高忽低，这样，有利于提高CCD探测器的使用寿命。再者，该制冷系统100温度调节灵活，具有精度高的优点，其温度调节误差很小。

如图2和图3所示，本发明实施例的制冷系统100的冷子板120的第一面(图中冷子板120的底面)直接与半导体制冷片130的冷面接触，接着将CCD探测器(图中未示出)的底面直接设置在冷子板120的第二面上(图中冷子板120的上表面)，而半导体制冷片的冷面需通过冷子板120间接地对CCD探测器进行冷却，由于半导体制冷片120对冷面可以很快的实现，通过冷子板120可以防止冷面对CCD探测器降温的速度，首先冷面需要对冷子板120进行降温，冷子板120可以使自身温度缓慢降低，由此，与冷子板上表面接触的CCD探测器的温度也将逐渐降低，防止CCD探测器的温度忽高忽低的变化，有利于提高CCD探测器的使用寿命。

有利地，冷子板120的第一面和第二面可制作成与半导体制冷片130的冷面形状和大小相同，这样，保证半导体制冷片130的冷面与冷子板120的底面最大程度的接触，有利于温度在半导体制冷片130的冷面与冷子板120的底面的交换，提高制冷效果。

结合图2，在本发明的另一实施例中，冷子板120可以由导热性材料制成。例如，可以用材料铜制成。铜的导热性能良好，有利于温度的传导。且易于加工，能够方面地加工成板状，使冷子板120与半导体制冷片130更加吻合，这样，最大程度地起到温度传导与调节功能，保证CCD探测器的温度平稳变化，进一步提高CCD探测器的使用寿命。当然，本发明的实施例并不限于此，例如，冷子板120还可有铁，铝等制作而成，其同样具有易于加工，成本低的优点。这些也应属于本发明的保护范围。

在本发明的一个实施例中，温度控制器150首先判断所述冷子板120的当前温度是否高于所述第一预设温度，优选地，所述第一预设温度可设置在所述CCD探测器的制冷系统100所在环境的温度与低于CCD探测器的制冷系统100所在环境的温度40摄氏度的区间范围内。当判断所述冷子板120的当前温度高于所述第一预设温度时，所述温度控制器150向所述转换单元160发送所述控制信号以通过所述转换单元160使所述电源110对所述半导体制冷片130供电以降低所述半导体制冷片130的冷面的当前温度达到所述第一预设温度，否则所述温度控制器150向所述转换单元160发送所述控制信号以通过所述转换单元160停止所述电源110对所述半导体制冷片130供电以升高所述半导体制冷片130的冷面的当前温度至所述第一预设温度。

由此，温度控制器150可以简单的通过冷面的当前温度与第一预设温度的比较，实现是否对半导体制冷片130的冷面制冷的要求，从而达到对半导体制冷片130的冷面温度的自由控制，其控制简单，易于实现，进而实现对CCD探测器温度的控制，提高CCD探测器的探测图像的质量，有利地防止温度过高对CCD探测器的影响。

当半导体制冷片130的冷面温度低于第一预设温度时，转换单元160控制电源110对半导体制冷片130供电，以达到降低冷面温度的目的。相反地，转换单元160控制电源110阻止对半导体制冷片130供电，这样，冷面的温度将逐渐升高，以达到第一预定温度。

优选地，例如转换单元160可以为继电器，该继电器根据所述控制信号闭合或断开，这样，可以选择性地通过所述电源对所述半导体制冷片供电以调节所述半导体制冷片的冷面的当前温度。另外，继电器控制简单，成本低。

在本发明的另一实施例中，转换单元160例如还可以为MOS管，所述MOS管在所述控制信号的驱动下导通或断开，以调节所述半导体制冷片的冷面的当前温度至第一预定温度。结合图1，在本发明的一个实施例中，用于CCD探测器的制冷系统100还包括散热片170。

散热片170与所述半导体制冷片130的热面(图3中半导体制冷片130的下表面)相连，用于对所述半导体制冷片的热面进行散热。由此，有利于散发半导体制冷片130的热面的温度。

有利地，还可包括风扇180，风扇180用于向散热片170和半导体制冷片130的热面进行吹风，这样，可以加快对热面温度的散发，快速降低热面温度。

根据本发明实施例的制冷系统可以使CCD探测器的温度实现自由控制，从而减小高温对CCD探测器的影响。另外，通过冷子板保证CCD探测器的温度平稳变化，有利于CCD探测器的使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种用于CCD探测器的制冷系统，其特征在于，包括：

电源；

冷子板，所述冷子板具有第一面、第二面和侧壁，其中，所述侧壁具有预定宽度，且所述侧壁上设有开孔；

半导体制冷片，所述半导体制冷片的冷面与所述冷子板的第一面接触，所述半导体制冷片的冷面通过所述冷子板的第二面对所述CCD探测器进行冷却；

温度传感器，所述温度传感器与所述冷子板相连，用于实时地检测所述冷子板的当前温度并输出温度指示信号，其中，所述温度传感器的一部分设置在所述侧壁的开孔内；

温度控制器，所述温度控制器分别与所述温度传感器和所述冷子板相连，用于根据所述温度指示信号读取所述冷子板的当前温度，并将所述冷子板的当前温度与第一预设温度进行比较，以得到控制信号；以及

转换单元，所述转换单元设置在所述电源和所述半导体制冷片之间，且所述转换单元与所述温度控制器相连，用于根据所述控制信号选择性地通过所述电源对所述半导体制冷片供电以调节所述半导体制冷片的冷面的当前温度至所述第一预设温度，

所述温度控制器判断所述冷子板的当前温度是否高于所述第一预设温度，当判断所述冷子板的当前温度高于所述第一预设温度时，所述温度控制器向所述转换单元发送所述控制信号以通过所述转换单元使所述电源对所述半导体制冷片供电以降低所述半导体制冷片的冷面的当前温度至所述第一预设温度，否则所述温度控制器向所述转换单元发送所述控制信号以通过所述转换单元停止所述电源对所述半导体制冷片供电以升高所述半导体制冷片的冷面的当前温度至所述第一预设温度，所述第一预设温度位于所述CCD探测器的制冷系统所在环境的温度与低于所述CCD探测器的制冷系统所在环境的温度40摄氏度的区间范围内。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，还包括：

散热片，所述散热片与所述半导体制冷片的热面相连，用于对所述半导体制冷片的热面进行散热；以及

风扇，所述风扇用于向所述散热片吹风以降低散热片的温度。

3.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述冷子板的由导热性材料制成。

4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，所述冷子板的材料为铜。

5.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述转换单元为继电器，所述继电器根据所述控制信号控制所述继电器闭合或断开以选择性地通过所述电源对所述半导体制冷片供电以调节所述半导体制冷片的冷面的当前温度。

6.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述转换单元为MOS管，所述MOS管在所述控制信号的驱动下导通或断开，以调节所述半导体制冷片的冷面的当前温度至第一预定温度。