CN103616789A

CN103616789A - 适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳

Info

Publication number: CN103616789A
Application number: CN201310653122.6A
Authority: CN
Inventors: 周勋; 卢杰; 高新江; 黎晓刚
Original assignee: CETC 44 Research Institute
Current assignee: CETC 44 Research Institute
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: CN103616789B

Abstract

本发明公开一种适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，包括腔体以及与腔体两端连接的前、后盖板；腔体包括四个侧面以及垂直连接于四个侧面的隔板，四个侧面的外周边均匀设置有散热装置，隔板将腔体分为前舱和后舱，前盖板与腔体的前端连接，后盖板与腔体的后端连接；在隔板上位于前舱的面设有用于固定焦平面探测器的固定装置以及供焦平面探测器和PCB电路板连接的连通装置；在隔板上位于后舱的面的四个边角设有分别若干错落间隔排布的PCB电路板定位台，若干PCB电路板固定于该PCB电路板定位台上，以使每一PCB电路板向隔板方面平行重叠固定于后舱内。上述机壳能够有效解决机身尺寸小型化、工作热量有效耗散、机械可靠性、环境适应性等问题。

Description

适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳

技术领域

本发明涉及一种适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳。

背景技术

与可见光相比，短波红外具有较强的透雾、霭、烟尘能力；与中远红外相比，短波红外具有更好的分辨率，成像的动态范围更高，细节更清晰。并且，短波红外成像既可在大气夜辉下进行被动探测，也可利用隐蔽波长的激光光源实现主动探测成像，还可在实时凝视成像模式与脉冲距离选通成像模式之间进行任意切换。基于此，短波红外成像在军民领域有着重要的应用需求。而基于InGaAs焦平面探测器的成像组件由于在短波红外范围内具有最佳的性价比表现，且可靠性高、功耗较低，因而成为业界首先。

在实际应用中，大多要求成像组件具有小型化、高灵敏度等特点，而对于军事应用，成像组件还需满足高机械强度、高环境适应性等要求。虽然InGaAs焦平面探测器可在室温条件下正常工作，但在目标信号强度与背景噪声相近的小信号应用中，InGaAs焦平面探测器需工作在热电制冷条件下以获得更高的探测灵敏度。

在热电制冷工作条件下，若器件热量不能够及时耗散，则制冷器热端将出现热量堆积而导致热端温度不断攀升，最终造成位于冷端的焦平面探测器芯片工作温度升高，影响探测成像性能。因此，在热电制冷型InGaAs短波红外相机的结构设计上，需保证相机机壳在满足小型化、高机械可靠性的同时具有良好的散热性。

就机壳结构而言，现有的热电制冷型InGaAs短波红外相机在结构设计上主要存在以下缺点：1）体积较大：散热器与风扇内置，造成机壳外形尺寸偏大；2）环境适应性较差：由于机壳留有空气对流口，在外场使用环境中，内置风扇的长期工作容易导致相机电路板、InGaAs焦平面器件光窗被尘埃覆盖，影响相机的可靠性与成像质量；而在水汽、盐雾环境中，相机更容易失效；3）结构不紧凑、机械可靠性不高：多块PCB电路板间采用金属杆连接固定，与机壳腔体结构的结合度不佳，在机械振动强度较高的应用条件下，其可靠性难以满足要求。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，可以解决背景技术中存在的问题。

本发明提供适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，包括：腔体以及与所述腔体两端连接的前、后盖板；所述腔体包括四个侧面以及垂直连接于四个侧面的隔板，所述四个侧面的外周边均匀设置有散热装置，所述隔板将腔体分为容置热电制冷型InGaAs焦平面探测器的前舱和容置PCB电路板的后舱，所述前盖板与腔体的前端连接以封闭前舱，所述后盖板与腔体的后端连接以封闭后舱；在所述隔板上位于前舱的面设有用于固定热电制冷型InGaAs焦平面探测器的固定装置以及供热电制冷型InGaAs焦平面探测器和PCB电路板连接的连通装置；在所述隔板上位于后舱的面的四个边角设有分别若干错落间隔排布的PCB电路板定位台，若干PCB电路板固定于该PCB电路板定位台上，以使每一PCB电路板向隔板方面平行重叠固定于后舱内。

其中，所述散热装置为一体成型于腔体个周面的肋状散热翅片。

其中，所述腔体通过冲压一体成型。

其中，所述固定装置为设于隔板上中心位置的若干螺纹孔，所述热电制冷型InGaAs焦平面探测器通过上述螺纹孔螺纹固定于所述隔板上。

其中，所述连通装置包括对称设于隔板上的两列连通通道，所述热电制冷型InGaAs焦平面探测器的管脚通过两列连通通道与设于后舱的PCB电路板电学连接。

其中，所述台面上设有定位孔，每一PCB电路板通过定位孔向隔板方面平行重叠固定于后舱内。

其中，所述前面板与腔体的前端螺纹连接，所述前面板的中心位置开设有光学接口，该光学接口与热电制冷型InGaAs焦平面探测器的几何中心共轴。。

其中，所述后面板与腔体的后端螺纹连接，所述后面板上设有与PCB电路板电连接的数据接口、电源接口、状态指示灯。

本发明的适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，通过一体化直接在腔体上形成散热装置，减少散热器与风扇的容置空间，进而减小机壳的外形尺寸；腔体一体化成型前后舱设计以及在后舱错落排布的定位台设计，在满足相机工作热量耗散的同时，有效解决多层PCB电路板紧凑可靠安装与尺寸控制等问题；通过前后舱将InGaAs焦平面探测器和PCB电路板等关键部件与应用环境完全物理隔离，可以有效提高短波红外相机的环境适应性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳一实施例的腔体的前视图。

图2是本发明适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳一实施例的腔体的前侧视图。

图3是本发明适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳一实施例的腔体的后视图。

图4是本发明适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳一实施例的后侧视图。

图5是本发明适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳一实施例中PCB电路板的几何布局示意图。

图6是本发明适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳一实施例的结构示意图。

图7是本发明适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解的是，虽然此处可以使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本发明的教导。应当理解的是，当提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。

在此使用的术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本发明的限定。如此处所使用的，除非上下文另外清楚地指出，则单数形式意图也包括复数形式。

应当进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。

请参见图1至图7，本实施例的适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳包括：腔体以及与所述腔体两端连接的前盖板115、后盖板116；所述腔体包括四个侧面以及垂直连接于四个侧面的隔板108，所述四个侧面的外周边均匀设置有散热装置106，所述隔板108将腔体分为容置热电制冷型InGaAs焦平面探测器的前舱和容置PCB电路板的后舱，所述前盖板115与腔体的前端连接以封闭前舱，所述后盖板116与腔体的后端连接以封闭后舱；在所述隔板108上位于前舱的侧面设有用于固定热电制冷型InGaAs焦平面探测器的固定装置以及供热电制冷型InGaAs焦平面探测器和PCB电路板连接的连接装置；在所述隔板108上位于后舱的面的四个边角分别设有若干错落间隔排布的PCB电路板定位台1001、1002及1003，若干PCB电路板固定于该PCB电路板定位台1001、1002及1003上，以使每一PCB电路板呈与隔板108平行地重叠固定于后舱内。其中：

所述腔体采用包括四个侧面以及垂直连接于四个侧面的隔板108，以将腔体隔为前、后舱。机壳腔体四周外表面分布肋状散热翅片106（即散热装置），为了改善机壳的散热效果，散热翅片106的肋间距根据空气自然对流速率与肋长度进行优化设计。所述机壳通过安装面100实现应用条件下的机械安装与固定。所述腔体通过冲压一体成型，即四个侧面、隔板108以及散热翅片106一体冲压成型。

所述隔板108上位于前舱的面为正面，位于后舱的面为背面。所述正面为热电制冷型InGaAs焦平面探测器的安装平面。正面上设有用于固定热电制冷型InGaAs焦平面探测器的固定装置以及供热电制冷型InGaAs焦平面探测器和PCB电路板连接的连通装置。具体地，所述固定装置为设于隔板上中心位置的若干螺纹孔105，所述热电制冷型InGaAs焦平面探测器通过上述螺纹孔105螺纹固定于所述隔板108的正面上。所述连通装置包括对称设于隔板108上的两列连通通道107，所述热电制冷型InGaAs焦平面探测器的管脚通过两列连通通道107与设于后舱的PCB电路板电学连接。隔板108的平面度应优于50μm，机壳前舱深度主要由焦平面器件的高度决定，双列连通通道107的中心间距、长宽尺寸与焦平面器件管脚的双列中心间距、整列长宽尺寸相适应，定位孔105的孔径大小与焦平面器件的适用定位螺杆直径相匹配。两列连通通道107与定位孔105均按平面中心对称分布。

在机壳的后舱内，隔板108的背面的四个边角处分别设有若干错落间隔排布的PCB电路板定位台1001、1002及1003，若干PCB电路板固定于该PCB电路板定位台1001、1002及1003上，以使每一PCB电路板向隔板方面平行重叠固定于后舱内。具体地，每个边角的定位台1001、1002及1003上均相应的设有定位孔101、102及103，该定位孔101、102及103用于实现PCB电路板与定位台1001、1002及1003的叠层机械装配。定位台1001、1002及1003的实际层数取决于PCB电路板的具体数量，各层定位台1001、1002及1003的高低间距根据PCB电路板的接插件高度进行确定。PCB电路板的外边长宽尺寸均一致，其几何布局关系如图5所示。

所述前盖板115与腔体的前端螺纹连接，所述前盖板115的中心位置开设有光学接口110，该光学接口110与热电制冷型InGaAs焦平面探测器的位置相对应，即所述光学接口110与热电制冷型InGaAs焦平面探测器的几何中心共轴。在其他的实施例中，在所述光学接口110上可加装法兰片，以适应不同大小的光学镜头。

所述后盖板116与腔体的后端螺纹连接，所述后盖板116上设有嵌设有与PCB电路板电连接的数据接口111、电源接口113、状态指示灯112以及用于安装铭牌等的窗口114。装配前后盖板之后，机壳的整体外形尺寸不大于80mm（高）×80mm（宽）×65mm（深）。

在其他的实施例中，前、后盖板还可以采用例如嵌入式、焊接等等方式与腔体连接。另外，图1-图7中还示出了其他若干定位孔，比如位于前盖板115上的定位孔104、位于后盖板116上的定位孔109，其均用于起到固定作用。

本实施例中，机壳材料可采用Al合金或AlSiC复合材料。若采用Al合金材料，可利用机加工手段对机壳腔体进行整体成形，外表面散热翅片106采用挤压工艺成形；若采用AlSiC复合材料，机壳成形则采用模具铸造工艺。

本发明实施方式，利用高热导率、高机械强度材料的机壳壳体作为散热承体，无需内置散热器和风扇，可在机壳表面加装小型风扇进行主动散热。在结构上，通过一体化的前后舱结构设计与机壳内壁四角处错落排布的定位台面1001、1002及1003设计，使机壳具有灵巧型一体化的特点，可在满足相机工作热量耗散的同时，有效解决多层PCB电路板紧凑可靠安装与尺寸控制等问题。并且，机壳将InGaAs焦平面探测器、PCB电路板等关键部件与应用环境间完全物理隔离，可有效提高短波红外相机的环境适应性与可靠性。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，其特征在于，包括：

腔体以及与所述腔体两端连接的前、后盖板；

所述腔体包括四个侧面以及垂直连接于四个侧面的隔板，所述四个侧面的外周边均匀设置有散热装置，所述隔板将腔体分为容置热电制冷型InGaAs焦平面探测器的前舱和容置PCB电路板的后舱，所述前盖板与腔体的前端连接以封闭前舱，所述后盖板与腔体的后端连接以封闭后舱；

在所述隔板上位于前舱的面设有用于固定热电制冷型InGaAs焦平面探测器的固定装置以及供热电制冷型InGaAs焦平面探测器和PCB电路板连接的连通装置；

在所述隔板上位于后舱的面的四个边角设有分别若干错落间隔排布的PCB电路板定位台，若干PCB电路板固定于该PCB电路板定位台上，以使每一PCB电路板向隔板方面平行重叠固定于后舱内。

2.如权利要求1所述的适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，其特征在于：所述散热装置为一体成型于腔体个周面的肋状散热翅片。

3.如权利要求2所述的适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，其特征在于：所述腔体通过冲压一体成型。

4.如权利要求3所述的适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，其特征在于：所述固定装置为设于隔板上中心位置的若干螺纹孔，所述热电制冷型InGaAs焦平面探测器通过上述螺纹孔螺纹固定于所述隔板上。

5.如权利要求4所述的适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，其特征在于：所述连通装置包括对称设于隔板上的两列连通通道，所述热电制冷型InGaAs焦平面探测器的管脚通过两列连通通道与设于后舱的PCB电路板电学连接。

6.如权利要求5所述的适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，其特征在于：所述台面上设有定位孔，每一PCB电路板通过定位孔向隔板方面平行重叠固定于后舱内。

7.如权利要求6所述的适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，其特征在于：所述前面板与腔体的前端螺纹连接，所述前面板的中心位置开设有光学接口，该光学接口与热电制冷型InGaAs焦平面探测器的几何中心共轴。

8.如权利要求7所述的适用于热电制冷型InGaAs短波红外相机的机壳，其特征在于：所述后面板与腔体的后端螺纹连接，所述后面板上设有与PCB电路板电连接的数据接口、电源接口、状态指示灯。