CN110433875A - 高低温真空光学试验箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高低温真空光学试验箱,包括测试窗口1、外壁2、保温层4、内壁5、工作平台12、储温铝片组11和测试真空腔19,所述外壁2、内壁5置于所述保温层4的外侧和内侧,所述测试真空腔19采用铝合金加工制造,所述测试真空腔19内设有加热管7、蒸发器8,所述工作平台12置于所述测试真空腔19内部中心位置,所述储温铝片组11置于所述测试真空腔19的后壁或侧壁。本发明铝合金的材料选用、系统变温方式和测试模式都有利于提高温度均匀性,可将现有技术的温度均匀性数据从±2℃提升到±1℃;本发明铝合金真空腔体腔体的用料多,热容量大,加上保温层设计偏厚,所以在系统测试时可关闭所有的动力源来实现静态测试。

Description

高低温真空光学试验箱
技术领域
本发明属于用于光学系统高低温真空测试的装置或设备。
背景技术
a、现有的高低温真空试验设备能用于光学系统在线测试的就比较罕见,设备上配备的绝大多数窗口面形精度达不到光学测试要求,其窗口功能主要供外部测试人员观察内部情况;
b、现有的高低温真空设备其变温原理大多采用内壁热沉辐射传导方式,见图1、图2的热沉结构图,其原理为利用在腔内内壁均匀布置热沉,利用内壁的热传导和辐射作用来实现换热,根据腔体形状,在内壁上布置相互连通的紫铜管,通过泵力使得冷媒(或热油)在管道内循环来实现内壁的对流制冷(热)。其变温效率较低且内部温度均匀性得不到好的保证。
c、现有的高低温真空设备内腔的主体材料绝大多数为不锈钢,不锈钢易于焊接加工,但不锈钢的热传导系数较低不利于内部温度均匀性的保证。
d、现有的高低温真空设备的内部温度控制大多采用实时闭环控制,即动力源(如泵或压缩机、冷凝器等)随时会启动,动力源的工作会给光学测试带来振动的影响。
e、现有的高低温真空设未见有配备光纤接口,不利于复杂光学系统的测试便利性,而内部布置光源或激光器会造成局部热源,影响内部整体的温度均匀性。
发明内容
发明目的:针对现有高低温真空设备的内部温度均匀性难保证,光学测试的兼容性和便利性差的不足,本发明能有效提高高低温真空设备内部温度均匀性,高效的实现光学系统在线高低温真空测试。
发明内容:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种高低温真空光学试验箱,其特征在于:包括测试窗口1、外壁2、保温层4、内壁5、工作平台12、储温铝片组11和测试真空腔19,所述外壁2、内壁5置于所述保温层4的外侧和内侧,所述测试真空腔19采用铝合金加工制造,所述测试真空腔19内设有加热管7、蒸发器8,所述工作平台12置于所述测试真空腔19内部中心位置,所述储温铝片组11置于所述测试真空腔19的后壁或侧壁。
上述的高低温真空光学试验箱,其进一步特征在于:还设有观察镜头3,所述观察镜头3分别设置于所述保温层4上和所述测试真空腔19的箱门18上,所述测试窗口1安装在所述测试真空腔19的两侧壁,光路平行于所述箱门18,在所述测试真空腔19的侧壁上设计有出线孔9、进出气孔10、抽气孔13电出线接口14、光纤出线接口15。所述电出线接口14采用气密封航空插头作为转接件;所述光纤出线接口15通过光纤接口固定板15-2和测试腔光纤接口法兰15-3固定。
上述的高低温真空光学试验箱,其进一步特征在于:所述测试真空腔19的后壁和侧壁均安装有所述储温铝片组11。所述测试窗口1采用双层玻璃窗结构,内外窗口之间抽真空,内外镜框之间连接用一层隔热垫隔开。所述测试窗口1由外窗口1-4和内窗口1-8构成,所述外窗口1-4安置于外窗口框1-1上,所述内窗口1-8安置于内窗口框1-9上,所述测试窗口1上设有抽真空用的抽气接口1-10。
有益效果:
本发明的优点体现在三个方面:
1>温度均匀性。铝合金的材料选用、系统变温方式和测试模式都有利于提高温度均匀性,可以将现有技术的温度均匀性数据从±2℃提升到±1℃。
2>在线静态测试。铝合金真空腔体腔体的用料多,热容量大,加上保温层设计偏厚,所以在系统测试时可以关闭所有的动力源(隔绝振动)来实现静态测试。在1个小时的测试时间内,内部温度变化小,不会对测试结果造成影响。
3>接口丰富,能兼容更多的光学系统测试。
附图说明
图1为现有技术中高低温真空设备的热沉结构图。
图2为现有技术中高低温真空设备的热沉结构图。
图3为本发明的高低温真空光学试验箱的结构示意图。
图4为本发明的高低温真空光学试验箱的结构示意图。
图5为本发明实施例的测试窗口的结构示意图。
图6为本发明实施例的测试窗口的结构示意图。
图7为为本发明实施例的光纤出线接口的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图3、图4所示,是本实施例的高低温真空光学试验箱的结构示意图。
图中,1-测试窗口 2-外壁 3-观察镜头 4-保温层 5-内壁 6-风机 7-加热管 8-蒸发器 9-出线孔 10-进出气孔 11-储温铝片组 12-工作平台 13-抽气孔 14-电出线接口15-光纤出线接口 16-照明灯 17-传感器固定点 18-箱门 19-测试真空腔。
本实施例的高低温真空光学试验箱,外壁2、内壁5置于保温层4的外侧和内侧,测试真空腔19采用铝合金加工制造,高低温发生装置(加热管7、蒸发器8)和风机6安装在测试真空腔19的后半部(以靠近箱门18为前),其中风机6转轴采用磁流体密封;测试光路相对靠前,方便测试人员操作;测试窗口1安装在测试真空腔19的两侧壁,光路平行于箱门;测试光路下方安装一块铝合金工作平台,上面打有成排螺孔,方便安装垫高块和待测光学系统;在测试真空腔19的侧壁上设计有光纤出线接口15和电出线接口14(法兰),方便腔体内外通信(共有1个光纤出线接口、3个电出线接口);为减少箱体的漏热环节,箱门上没有设计观察窗,而是在腔体侧壁和箱门上分别设计了观察镜头3,通过相机或者目镜来观察室内情况;在腔体的后壁和侧壁均安装了些储温铝片组11,增加腔内的热容量,以减缓测试时的降温速率;顶部照明灯16一盏。
本实施例的测试窗口1的结构示意图如图5、图6所示。
图中,1-1-外窗口框1-2-压板1-3-密封圈1-4-外窗口1-5-密封圈1-6-隔热圈1-7-测试腔法兰1-8-内窗口1-9-内窗口框1-10-抽气接口。
测试窗采用双层玻璃窗结构,内外窗口之间抽真空,内外镜框之间连接用一层隔热垫隔开,避免了单层窗口的漏热率高、存在温度梯度以及在低温试验中结露的问题。测试窗口组件要求严格密封,在此用到橡胶密封来实现。
光纤跳线由于其结构的特殊性,无法在接口和保护套上实现密封,为此要实现光纤进出测试腔的密封,必须要将跳线剥至涂覆层,密封接口结构设计见图7所示。
图中,15-1-光纤接口15-2-光纤接口固定板15-3-测试腔光纤接口法兰15-4-密封胶15-5-光纤跳线15-6-灌胶孔15-7-保护套。
在测试腔光纤接口法兰15-3中准备好用于密封的光纤,此光纤一端通过连接法兰与测试腔内光纤连接,另一端与激光器(或其他设备)连接,事先在光纤适当位置(胶槽位置)剥去保护套15-7,露出涂覆层。通过灌胶孔15-6往预留的胶槽里注入密封胶15-4,固化后起到密封的作用。光纤出线接口15通过光纤接口固定板15-2和测试腔光纤接口法兰15-3固定。
本实施例的高低温真空光学试验箱实物制造如下:主箱体与动力源分离,隔离振动;测试窗口位于箱体两侧,变温系统采用蒸发器(加热管)强制对流来实现,相应接口满足设计要求。
相关技术指标:
内容积:900mm(宽)×800mm(高)×600mm(深)。
温度范围:-70℃~120℃。
真空度:优于200Pa,漏气率<1Pa/min。
升/降温速率:+20℃~120℃≤100min;+20℃~-70℃≤120min。
温度均匀度:优于±1℃。
使用方法如下:
产品安装于试验箱内工作平台上,测试设备(如干涉仪、平行光管等)置于箱外实验台上,测试光路经过试验箱上的窗口来实现检测,不同产品的检测光路不同,大体有两种方式:两块窗口工作模式和一块窗口工作模式,需要根据具体的待测光学系统来选择。
测试一般过程为:常温下搭建完测试光路后,记录下测试条件和测试数据;升/降温,同时风机运行,提高对流效率,利于温度均化;到达目标温度(或超调)后,抽真空;关闭所有振动源,稳定一段时间,开始记录测试条件(各点温度数据、真空度),完成目标测试,记录数据。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

Claims (7)

1.一种高低温真空光学试验箱,其特征在于:包括测试窗口(1)、外壁(2)、保温层(4)、内壁(5)、工作平台(12)、储温铝片组(11)和测试真空腔(19),所述外壁(2)、内壁(5)置于所述保温层(4)的外侧和内侧,所述测试真空腔(19)采用铝合金加工制造,所述测试真空腔(19)内设有加热管(7)、蒸发器(8),所述工作平台(12)置于所述测试真空腔(19)内部中心位置,所述储温铝片组(11)置于所述测试真空腔(19)的后壁或侧壁。
2.根据权利要求1所述的高低温真空光学试验箱,其特征在于:还设有观察镜头(3),所述观察镜头(3)分别设置于所述保温层(4)上和所述测试真空腔(19)的箱门(18)上,所述测试窗口(1)安装在所述测试真空腔(19)的两侧壁,光路平行于所述箱门(18),在所述测试真空腔(19)的侧壁上设计有出线孔(9)、进出气孔(10)、抽气孔(13)电出线接口(14)、光纤出线接口(15)。
3.根据权利要求2所述的高低温真空光学试验箱,其特征在于:所述电出线接口(14)采用气密封航空插头作为转接件。
4.根据权利要求2所述的高低温真空光学试验箱,其特征在于:所述光纤出线接口(15)通过光纤接口固定板(15-2)和测试腔光纤接口法兰(15-3)固定。
5.根据权利要求1所述的高低温真空光学试验箱,其特征在于:所述测试真空腔(19)的后壁和侧壁均安装有所述储温铝片组(11)。
6.根据权利要求1所述的高低温真空光学试验箱,其特征在于:所述测试窗口(1)采用双层玻璃窗结构,内外窗口之间抽真空,内外镜框之间连接用一层隔热垫隔开。
7.根据权利要求6所述的高低温真空光学试验箱,其特征在于:所述测试窗口(1)由外窗口(1-4)和内窗口(1-8)构成,所述外窗口(1-4)安置于外窗口框(1-1)上,所述内窗口(1-8)安置于内窗口框(1-9)上,所述测试窗口(1)上设有抽真空用的抽气接口(1-10)。
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