CN113670333A - 一种桌面式光纤环试验箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桌面式光纤环试验箱，包括上壳体以及与所述上壳体密封连接的下壳体,所述光纤环放置在上壳体中，所述下壳体内设置有温控装置，所述光纤环和温控装置连接，所述温控装置包括加热制冷芯片、散热片和若干个用于冷却加热制冷芯片热端的水箱，所述散热片一侧和加热制冷芯片连接，另一侧和所述水箱连接，所述加热制冷芯片远离散热片的一端和光纤环连接。本发明结构简单，通过水箱中的水循环为加热制冷芯片的热端降温，进而为光纤环温度测试提供更大的温度测试范围。

Description

一种桌面式光纤环试验箱

本专利申请参考同一申请人在先申请的专利名称为“光纤环温度激励装置”，其公开号为CN106370203A的所有内容。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，特别涉及一种桌面式光纤环试验箱。

背景技术

光纤陀螺即光纤角速度传感器，它是各种光纤传感器中最有希望推广应用的一种。光纤陀螺和环形激光陀螺一样，具有无机械活动部件、无预热时间、不敏感加速度、动态范围宽、数字输出、体积小等优点。除此之外，光纤陀螺还克服了环形激光陀螺成本高和闭锁现象等致命缺点。

光纤陀螺的核心技术在于光纤环技术，光纤环直接决定了光纤陀螺的最终精度。为了提高光纤陀螺产品中光纤环的品质，每一个产品都需具有优异的技术指标和温度稳定性，使光纤陀螺在全温范围内环境温度变化时具有极佳的标度因数稳定性和零偏稳定性。因此，要提高光纤陀螺的精度，必须确保光纤环的质量，而精确的温度机理控制是测试光纤环的质量的关键因素。通常对光纤环质量的检测主要采用借助高低温箱实现对光纤环的温度的控制，但这种装置均采用压缩机制冷的方式，所以外形体积大，结构复杂，搬运不方便。现有技术中，专利CN201610933402.6中提出一种光纤环温度激励装置，该装置虽然一定程度上简化了设备结构，但依然存在一些多余的结构，并且其所能检测的测试温度范围有限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种桌面式光纤环试验箱，其结构简单、温度测试范围大。

本发明通过以下技术方案实现：

一种桌面式光纤环试验箱，包括上壳体以及与所述上壳体密封连接的下壳体,所述光纤环放置在上壳体中，所述下壳体内设置有温控装置，所述光纤环和温控装置连接，所述温控装置包括加热制冷芯片、散热片和若干个用于冷却加热制冷芯片热端的水箱，所述散热片一侧和加热制冷芯片连接，另一侧和所述水箱连接，所述加热制冷芯片远离散热片的一端和光纤环连接。

进一步的，所述水箱设置在下壳体底部两侧靠下壳体内壁位置，且所述水箱之间以及水箱和散热片之间均通过水管连接。

进一步的，所述温控装置还包括若干个风扇，所述风扇设置在下壳体的侧面且对称设置在所述散热片两侧，同时在下壳体中还设置有进风口。

进一步的，该装置还包括设置在所述上壳体中的夹具，所述光纤环容纳在所述夹具中，所述夹具和温控装置上的加热制冷芯片连接。所述夹具包括夹具底座、夹具外圈、夹具内圈和夹具上盖，所述夹具底座和加热制冷芯片连接，所述夹具内圈容纳在夹具外圈内，并且所述夹具外圈和夹具内圈均设置在底座和夹具上盖之间。

进一步的，所述夹具底座上设置有线槽，所述夹具中的光纤环所引出的尾纤容纳在所述线槽内。

进一步的，所述夹具外圈上设置有线孔，所述光纤环引出的尾纤从所述线孔中引出。

进一步的，该装置还包括温度传感器，所述温度传感器设置在夹具底座上靠近夹具外圈的位置，所述温度传感器和下壳体上的温度采集串口电性连接。

进一步的，所述夹具底座和上壳体之间形成腔体，所述夹具容纳于所述腔体。

进一步的，该装置还包括设置在所述下壳体上的控制屏，所述加热制冷芯片和风扇均和控制屏电性连接。

进一步的，所述上壳体内设置有隔热层。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

1、通过上壳体和下壳体密封连接，通过控制加热制冷芯片进一步控制腔体内的温度，结构简单。

2、通过温度传感器实时监测腔体内部的温度，将采集到的温度反馈给试验箱，使得温度控制更加精确。

3、通过水箱和风扇双重降温装置，在制冷时，加热制冷芯片的热端降温效果更明显，从而使冷端可以提供更低的温度。

附图说明

图1为本发明一实施例的桌面式光纤环试验箱的整体装配图；

图2为图1中桌面式光纤环试验箱的部分结构图；

图3为图1中桌面式光纤环试验箱的右视图；

图4为图3沿A-A线的截面图。

1-上壳体、10-腔体、100-隔热层；2-下壳体；3-温控装置、30-加热制冷芯片、31-散热片、32-风扇、33-水箱、330-水管、34-进风口；4-夹具、40-夹具底座、400-线槽、41-夹具外圈、410-线孔、42-夹具内圈、43-夹具上盖；5-光纤环；6-控制屏、7-温度传感器。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2和图4所示，本发明一实施例的一种桌面式光纤环试验箱，包括上壳体1、与所述上壳体1密封连接的下壳体2、温控装置3、夹具4、控制屏6和温度传感器7，夹具4和温度传感器7均设置在上壳体1内，光纤环5设置在上壳体1中，温控装置3设置在下壳体2内，控制屏6设置在下壳体2上，光纤环5容纳在夹具4中，夹具4和温控装置3连接，温度传感器7和下壳体2上的温度采集串口电性连接。

具体的，通过在控制屏6上设置我们需要测试的温度以及从现有温度到目标温度所需的时间，设置完成后，温控装置3为通过夹具4均匀为光纤环5加热或制冷，温控装置3产生的能量使夹具4中的光纤环5产生轴向的热梯度分布。上壳体1和下壳体2密封连接，防止外界因素影响了加热或制冷过程中光纤环的检测数据，同时，温度传感器7实时监测夹具4附近的温度，通过温度采集串口将检测的温度反馈给试验箱，也可以将上位机与试验箱上的传输串口连接，将采集的温度数据整理到上位机中。

如图4所示，上壳体1中设置有腔体10，夹具4容纳在腔体10中，所述上壳体1内还设置有隔热层100，隔热层能够更好的将腔体10密封起来，防止腔体10内部能量消失同时防止壳外因数影响试验结果。

如图2、图3和图4所示，温控装置3包括包括加热制冷芯片30、用于冷却加热制冷芯片30热端的水箱33和风扇32，以及散热片31和进风口34。散热片31一侧通过导热硅脂和加热制冷芯片30连接，另一侧和所述水箱33间接连接，加热制冷芯片30远离散热片31的一端和光纤环5连接。水箱33设置在下壳体2底部两侧靠下壳体2内壁位置，且水箱33之间以及水箱33和散热片31之间均通过水管330连接。风扇32设置在下壳体2的侧面且对称设置在所述散热片31两侧，进风口34设置在下壳体2中。所述加热制冷芯片30和风扇32均和控制屏6电性连接。

具体的，由于加热制冷芯片30的工作原理是两个陶瓷片之间夹有制冷半导体，通上电源后，电子负极出发，首先经过P型半导体，在此吸热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模块，就有热量由一边被送到令外一边造成温差而形成冷热端。当电流正向流动，其中一个陶瓷片发热而另外一侧陶瓷片制冷；当电流反向流动的时候，制冷和发热端会互换。所以，通过控制电流方向，就可以进行受热或制冷，从而控制温度变化。因此，根据需要，在进行加热操作时，加热制冷芯片30靠近夹具4的一侧为热端，远离夹具4的一侧为冷端，热端为光纤环5进行升温操作；而进行制冷操作时，加热制冷芯片30靠近夹具4的一侧为冷端，远离夹具4的一侧为热端，冷端为光纤环5进行降温操作，而冷端所能提供的最低温度与热端的散热情况密切相关。

其中，风扇32和散热片31的主要作用是为了加热制冷芯片30在制冷操作时，为其热端降温，从而使冷端的效果好，温度低，但是仅仅通过散热片31和风扇32，其效果有限，无法将冷端将至零度以下，通过选择水箱33来为散热片31主动降温。本实施例中，下壳体2内设有两个水箱33，两个水箱33之间通过水管330进行水循环，将散热器31上热量通过水循环快速带走，其效果好，通过这一操作可以将加热制冷芯片30的冷端温度降至-40℃，拓宽了光纤环5的温度测试范围。

如图4，夹具4包括夹具底座40、夹具外圈41、夹具内圈42和夹具上盖43，夹具底座40和加热制冷芯片30通过导热硅脂粘接，夹具内圈42容纳在夹具外圈41内，并且夹具外圈41和夹具内圈4均设置在底座40和夹具上盖43之间。

夹具底座40上设置有线槽400，所述夹具4中的光纤环5所引出的尾纤容纳在所述线槽400内。

夹具外圈41上设置有线孔410，所述光纤环5引出的尾纤从所述线孔410中引出。

使用时，通过加热或制冷使得一个固定腔体10内的温度按程序控制的温度梯度来变化，本装置能满足-40℃到100℃光纤环测试的温度范围；当腔体10内需要升温时，加热制冷芯片30靠着腔体10的那面开始加热，加热到设置温度停止；当腔体内需要降温时，加热制冷芯片30靠着腔体10的那面开始制冷，制冷时加热制冷芯片30远离腔体10的那面产生的热量通过风扇32和水箱33降低温度，水箱33中水的的走向：走边左侧的水箱33的冷水通到散热片31，散热片31内的水变成热水通到右侧的水箱33，右边水箱33的水通过风冷又回到左边水箱33，一直循环。

在进行具体操作时，将光纤环5两根尾纤合并到一起，放入测试夹具4中，夹具4的夹具上盖43盖好，尾纤从夹具外圈41的线孔410引出，引出的尾纤容纳在线槽400中，并且，将光纤环5引出的尾纤与陀螺测试系统引出的尾纤等长熔接。将温度传感器7紧贴夹具底座40靠近夹具4位置。温度传感器7和下壳体2上的温度采集串口连接。本实施例中，按顺序设置温箱的温度曲线分别为25℃保温2h、25℃降温至-30℃(温度梯度为1℃/min)、-30℃保温2h、-30℃升温至60℃(温度梯度为1℃/min)、60℃保温2h、60℃降温至25℃(温度梯度为1℃/min)和25℃保温2h，同时开启陀螺数据采集软件和温度采集软件，采集数据。本发明结构简单，通过水箱中的水循环为加热制冷芯片的热端降温，进而为光纤环温度测试提供更大的温度测试范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种桌面式光纤环试验箱，包括上壳体(1)以及与所述上壳体(1)密封连接的下壳体(2),所述光纤环(5)放置在上壳体(1)中，所述下壳体(2)内设置有温控装置(3)，所述光纤环(5)和温控装置(3)连接，其特征在于，所述温控装置(3)包括加热制冷芯片(30)、散热片(31)和若干个用于冷却加热制冷芯片(30)热端的水箱(33)，所述散热片(31)一侧和加热制冷芯片(30)连接，另一侧和所述水箱(33)连接，所述加热制冷芯片(30)远离散热片(31)的一端和光纤环(5)连接。

2.根据权利要求1所述的桌面式光纤环试验箱，其特征在于，所述水箱(33)设置在下壳体(2)底部两侧靠下壳体(2)内壁位置，且所述水箱(33)之间以及水箱(33)和散热片(31)之间均通过水管(330)连接。

3.根据权利要求2所述的桌面式光纤环试验箱，其特征在于，所述温控装置(3)还包括若干个风扇(32)，所述风扇(32)设置在下壳体(2)的侧面且对称设置在所述散热片(31)两侧，同时在下壳体(2)中还设置有进风口(34)。

4.根据权利要求1所述的桌面式光纤环试验箱，其特征在于，该装置还包括设置在所述上壳体(1)中的夹具(4)，所述光纤环(5)容纳在所述夹具(4)中，所述夹具(4)和温控装置(3)上的加热制冷芯片(30)连接。所述夹具(4)包括夹具底座(40)、夹具外圈(41)、夹具内圈(42)和夹具上盖(43)，所述夹具底座(40)和加热制冷芯片(30)连接，所述夹具内圈(42)容纳在夹具外圈(41)内，并且所述夹具外圈(41)和夹具内圈(42)均设置在底座(40)和夹具上盖(43)之间。

5.根据权利要求4所述的桌面式光纤环试验箱，其特征在于，所述夹具底座(40)上设置有线槽(400)，所述夹具(4)中的光纤环(5)所引出的尾纤容纳在所述线槽(400)内。

6.根据权利要求4所述的桌面式光纤环试验箱，其特征在于，所述夹具外圈(41)上设置有线孔(410)，所述光纤环(5)引出的尾纤从所述线孔(410)中引出。

7.根据权利要求4所述的桌面式光纤环试验箱，其特征在于，该装置还包括温度传感器(7)，所述温度传感器(7)设置在夹具底座(40)上靠近夹具外圈(41)的位置，所述温度传感器(7)和下壳体(2)上的温度采集串口电性连接。

8.根据权利要求7所述的桌面式光纤环试验箱，其特征在于，所述夹具底座(40)和上壳体(1)之间形成腔体(10)，所述夹具(4)容纳于所述腔体(10)。

9.根据权利要求8所述的桌面式光纤环试验箱，其特征在于，该装置还包括设置在所述下壳体(2)上的控制屏(6)，所述加热制冷芯片(30)和风扇(32)均和控制屏(6)电性连接。

10.根据权利要求1所述的桌面式光纤环试验箱，其特征在于，所述上壳体(1)内设置有隔热层(100)。

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