CN106322863A - 一种探测器快速启动装置 - Google Patents

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崔高伟
李洪法
谭坤
吴建东
刘明娜
张建坤
胡百振
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明提供一种探测器快速启动装置，包括预冷系统和启动系统；所述预冷系统包括增压系统、纯化系统、储存输出系统和回气收集系统；所述启动系统启动探测器之前，由预冷系统对探测器进行预冷：增压系统输出的高压气体，进入纯化系统去除杂质；经过纯化后的高压气体进入储存输出系统储存，并经储存输出系统调节压力后，输入启动系统，对探测器进行预冷；所述启动系统排出的低压气体被所述回气收集系统收集，经过管路进入所述增压系统的入口，经增压系统压缩为高压气体，再次进入纯化系统，如此封闭循环。本发明提供的探测器快速启动装置能够在短时间内实现大面阵探测器的启动，并使其输出稳定图像信号。

Description

一种探测器快速启动装置
技术领域
本发明涉及光电探测领域，特别涉及一种探测器快速启动装置。
背景技术
光电探测系统是一个由光学系统、探测器、读出电路、信号处理电路等几个部分组成的系统。光电探测系统用于实现对目标的探测。随着科学制造技术的迅速发展，探测器从第一代的单元探测器发展到第二代的线列探测器，目前已经发展到第三代的面阵探测器。
但是随着探测器的更新换代，其制冷启动时间逐渐延长，从单元探测器的3秒增长到面阵探测器的20-30秒，受启动时间影响，大面阵探测器的应用受到限制。
为了解决大面阵探测器启动时间长的问题，促进其广泛应用，因此，需要一种制冷方式来缩短探测器的启动时间，使该指标满足系统要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种探测器快速启动装置，能够在短时间内实现大面阵探测器的启动，并使其输出稳定图像信号。
本发明的技术方案是：提供一种探测器快速启动装置，包括预冷系统和启动系统；所述预冷系统包括增压系统、纯化系统、储存输出系统和回气收集系统；所述启动系统启动探测器之前，由预冷系统对探测器进行预冷：增压系统输出的高压气体，进入纯化系统去除杂质；经过纯化后的高压气体进入储存输出系统储存，并经储存输出系统调节压力后，输入启动系统，对探测器进行预冷；所述启动系统排出的低压气体被所述回气收集系统收集，经过管路进入所述增压系统的入口，经增压系统压缩为高压气体，再次进入纯化系统，如此封闭循环。
进一步地，所述启动系统包括快速启动工质储存器、制冷器和探测器；所述快速启动工质存储器、制冷器和储存输出系统分别通过管路连接于三通阀的三个端口；所述三通阀具有单向导通功能：当储存输出系统的气体流向制冷器时，快速启动工质储存器侧管路为关闭状态；当快速启动工质储存器中工质流向制冷器时，储存输出系统侧管路为关闭状态。
进一步地，所述增压系统包括步进电机、转速控制器、多级压缩系统、散热器和过滤器；增压系统工作时，通过进气口的低压管路吸收回气收集系统输送的低压气体，在步进电机的驱动下，多级压缩系统对低压气体进行增压，经过多级压缩形成高压气体，储存在高压容器内以备使用。
进一步地，所述纯化系统包括一级油水分离器、二级油水分离器、电磁阀、干燥器和机械过滤器；高压气体进入纯化系统后，依次经过一级油水分离器和二级油水分离器，将气体中的油和水汽分离，再流经干燥器进一步干燥纯化，最后经过机械过滤器对气体中的固体颗粒物进行过滤。
进一步地，所述储存输出系统包括高压容器、第一压力表、安全阀、输出调压阀和第二压力表；高压气体储存在高压容器中，通过第一压力表监测压力容器中的压力；当高压容器中的压力超出设定范围时，开启安全阀对高压容器中的高压气体进行泄压；当需要对探测器进行预冷时，观察第二压力表，调节输出调压阀到需要的压力值。
本发明提供的探测器快速启动装置与现有技术相比具有以下优点：
1．实现大面阵探测器的快速启动，能够较早探测目标；
2．实现预冷工质的循环利用；
3．快速启动工质与闭式循环系统中的工质实现隔离，避免不同工质的掺杂；
4．工质的纯净度高，系统中的纯化系统使用寿命长；
5．闭式循环系统不受环境因素限制，适用于较恶劣的环境。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1为本发明实施例提供的探测器快速启动装置的系统组成图；
图2为本发明实施例提供的探测器快速启动装置的纯化系统组成图；
图3为本发明实施例提供的探测器快速启动装置的储存输出系统组成图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的探测器快速启动装置作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示， 一种探测器快速启动装置，包括增压系统、纯化系统、储存输出系统、快速启动工质储存器、制冷器、探测器、回气收集系统。增压系统输出的高压气体，进入纯化系统去除油、水汽和颗粒物，纯化后的高压气体进入储存输出系统进行储存。根据使用需要，通过储存输出系统的输出调压阀对输出压力进行调节，气体经过三通阀供给制冷器使用，通过制冷器的节流降温作用，将探测器预冷到一定温度。制冷器排出的低压气体被回气收集系统收集，经过低压管路进入增压系统的入口，并经过增压系统的多级压缩成为高压气体，再次进入纯化系统净化，如此闭式循环。当探测器启动命令信号发出，则快速启动工质储存器立即打开，快速启动工质经过三通阀进入制冷器，通过制冷器的节流降温作用，实现探测器的快速启动。所述基于闭式循环预冷系统的探测器快速启动技术用于对大面阵探测器的快速启动。所述三通阀具有单向导通功能，即当增压系统的工质流向制冷器时，快速启动工质储存器侧管路是关闭的；反之当快速启动工质流向制冷器时，增压系统侧管路是关闭的。
增压系统包括步进电机、转速控制器、多级压缩系统、散热器、过滤器。增压系统工作时，通过进气口的低压管路吸收回气收集系统输送的低压气体，在步进电机的驱动下，多级压缩系统对低压气体进行增压，经过多级压缩，气体压力最高能够达到20MPa，高压气体储存在高压容器内以备使用。其中转速控制器主要是根据预冷探测器个数的多少（即预冷探测器的耗气量），对步进电机的转速进行控制，确保增压系统的吸气量与预冷探测器的耗气量相当，从而使闭式循环系统工作在平衡状态。散热器主要是在多级压缩系统工作时，通过强化对流换热，散去压缩过程中产生的热量，确保多级压缩系统长时间稳定工作。过滤器对多级压缩系统输出的高压气体进行初步过滤净化。
如图2所示，纯化系统包括一级油水分离器、二级油水分离器、电磁阀、干燥器、机械过滤器。高压气体进入纯化系统后，首先经过一级油水分离器和二级油水分离器，将气体中的油、水汽分离，并通过定时控制电磁阀的开启排出油水混合物，高压气体再流经干燥器进一步干燥纯化，最后经过机械过滤器对气体中的固体颗粒物进行过滤，确保气体中的颗粒物直径小于5μm，气体品质达到制冷器的使用要求。
如图3所示，储存输出系统包括高压容器、压力表1、安全阀、输出调压阀、压力表2。高压气体储存在高压容器中，通过压力表1监测压力容器中的压力，安全阀主要作用是当高压容器中的压力超出设定范围时，开启阀门对高压容器中的高压气体进行泄压，确保系统的安全性。当需要对探测器进行预冷时，调节输出调压阀，观察压力表2的指示到需要的压力值即可。
三通阀具有单向导通的功能。当预冷探测器时，快速启动工质储存器侧管路关闭，转速控制器根据监测到的流量，控制步进电机的转速，使系统达到平衡工作点；当探测器启动命令信号下达后，快速启动工质储存器侧管路打开，此时预冷侧的管路关闭，转速控制器控制步进电机低速运转至停机。
根据上述实施例，本发明达到的性能参数如下：
增压系统的输出压力能够达到20Mpa；
探测器启动时间能够达到3s以内。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种探测器快速启动装置，其特征在于，包括预冷系统和启动系统；
所述预冷系统包括增压系统、纯化系统、储存输出系统和回气收集系统；
所述启动系统启动探测器之前，由预冷系统对探测器进行预冷：增压系统输出的高压气体，进入纯化系统去除杂质；经过纯化后的高压气体进入储存输出系统储存，并经储存输出系统调节压力后，输入启动系统，对探测器进行预冷；
所述启动系统排出的低压气体被所述回气收集系统收集，经过管路进入所述增压系统的入口，经增压系统压缩为高压气体，再次进入纯化系统，如此封闭循环。
2.如权利要求1所述的探测器快速启动装置，其特征在于，所述启动系统包括快速启动工质储存器、制冷器和探测器；
所述快速启动工质储存器、制冷器和储存输出系统分别通过管路连接于三通阀的三个端口；
所述三通阀具有单向导通功能：当储存输出系统的气体流向制冷器时，快速启动工质储存器侧管路为关闭状态；当快速启动工质储存器中工质流向制冷器时，储存输出系统侧管路为关闭状态。
3.如权利要求2所述的探测器快速启动装置，其特征在于，探测器预冷过程中，所述制冷器的耗气量与增压系统的进气量相同。
4.如权利要求1所述的探测器快速启动装置，其特征在于，所述增压系统包括步进电机、转速控制器、多级压缩系统、散热器和过滤器；增压系统工作时，通过进气口的低压管路吸收回气收集系统输送的低压气体，在步进电机的驱动下，多级压缩系统对低压气体进行增压，经过多级压缩形成高压气体，储存在高压容器内以备使用。
5.如权利要求4所述的探测器快速启动装置，其特征在于，所述转速控制器根据预冷探测器的个数，对步进电机的转速进行控制，确保增压系统的吸气量与预冷探测器的耗气量相当，从而使闭式循环系统工作在平衡状态。
6.如权利要求4所述的探测器快速启动装置，其特征在于，所述散热器在多级压缩系统工作时，通过强化对流换热，散去压缩过程中产生的热量，确保多级压缩系统长时间稳定工作。
7.如权利要求1所述的探测器快速启动装置，其特征在于，所述纯化系统包括一级油水分离器、二级油水分离器、电磁阀、干燥器和机械过滤器；高压气体进入纯化系统后，依次经过一级油水分离器和二级油水分离器，将气体中的油和水汽分离，再流经干燥器进一步干燥纯化，最后经过机械过滤器对气体中的固体颗粒物进行过滤。
8.如权利要求7所述的探测器快速启动装置，其特征在于，通过定时控制电磁阀的开启排出油水混合物。
9.如权利要求1所述的探测器快速启动装置，其特征在于，所述储存输出系统包括高压容器、第一压力表、安全阀、输出调压阀和第二压力表；高压气体储存在高压容器中，通过第一压力表监测压力容器中的压力；当高压容器中的压力超出设定范围时，开启安全阀对高压容器中的高压气体进行泄压；当需要对探测器进行预冷时，观察第二压力表，调节输出调压阀到需要的压力值。
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CN1865902A (zh) * 2006-06-23 2006-11-22 昆明物理研究所 用于气体纯度快速检测的玻璃杜瓦/节流制冷器组件
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