CN117330178A - 一种光学仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学仪器，其技术方案要点是包括壳体；温度传感器，所述温度传感器设置在壳体内；加热件，所述加热件设置在壳体内；以及空气流动件，所述空气流动件用于推动空气在壳体内流动；通过空气流动件的设置，加速了空气在壳体内的流动循环，从而提高了加热件对壳体内空间各处的加热速率，实现对微型光谱仪的快速预热。

Description

一种光学仪器

技术领域

本发明涉及一种光学设备，更具体的说，它涉及一种光学仪器。

背景技术

微型光谱仪是光谱测量系统中的核心部件，由于体积小，便于灵活地搭建光谱系统，在科研领域应用越来越广。微型光谱仪作为精密的光学模组，对于温度有严格的要求并且对于温度的波动非常敏感，为了保证微型光谱仪能够在合适的温度下工作，现在的常规思路是在微型光谱仪的外壳上包裹加热膜和温度传感器，通过加热膜对微型光谱仪进行加热并配合温度传感器保持微型光谱仪的温度恒定。

但是现有的这种方法，加热膜仅仅只能够加热微型光谱仪的外壳并且测温点也位于微型光谱仪的外壳处，从而容易出现微型光谱仪内部温度不均匀的问题；并且由于加热膜是从外向内对微型光谱仪进行加热，为了保证微型光谱仪内各部件的温度达到稳定且恒定的状态，需要将微型光谱仪长时间进行预热后再进行正常使用，预热时间通常在4h到24h不等，而对于微型光谱仪来说，经常需要在户外短时使用，使用时间在1h以内，现有的加热方式明显无法满足室外短时使用对微型光谱仪的要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光学仪器，其通过空气流动件的设置，加速了空气在壳体内的流动循环，从而提高了加热件对壳体内空间各处的加热速率，实现对微型光谱仪的快速预热。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种光学仪器，包括壳体；

温度传感器，所述温度传感器设置在壳体内；

加热件，所述加热件设置在壳体内；

以及空气流动件，所述空气流动件用于推动空气在壳体内流动。

本发明进一步设置为：还包括主控单元，所述主控单元与温度传感器及空气流动件连接，所述主控单元根据温度传感器采集的温度信息控制空气流动件推动空气流动的速度。

本发明进一步设置为：所述温度传感器包括靠近加热件处设置的第一温度传感器以及空悬在壳体内远离加热件设置的第二温度传感器，所述主控单元至少根据第一温度传感器与第二温度传感器的检测到的温度信息的差值控制空气流动件推动空气流动的速度。

本发明进一步设置为：所述主控单元内预设有设定温度T₀，所述第一温度传感器采集到的温度信息为T₁，所述第二温度传感器采集到的温度为T₂，所述主控单元根据T₁和T₂之间的差值、T₁与T₀的差值以及T₂与T₀的差值控制空气流动件推动空气流动的速度。

本发明进一步设置为：当T₁＜T₀时，空气流动件转速设置为最高值N_max。

本发明进一步设置为：当T₁=T₀，T₂＜T₀且ΔT₂＜0时，空气流动件转速设置为N，，其中ΔT₂=T₂-T₀,N_min为空气流动件转速的最小值，a、b为可调参数，e为常数。

本发明进一步设置为：当ΔT₂=0时，所述空气流动件转速设置为最小值。

本发明进一步设置为：所述壳体包括主体部，所述空气流动件设置在主体部上；

上壳；

以及下壳，上壳和下壳将主体部夹在中间，所述加热件设置在主体部上。

本发明进一步设置为：所述主体部上散热翅片，所述空气流动件朝向所述散热翅片吹风。

本发明进一步设置为：所述主体部上设置多个镜片，所述散热翅片设置为光陷阱。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：本发明通过空气流动件的设置，加速了空气在壳体内的流动循环，从而提高了加热件对壳体内空间各处的加热速率，实现对微型光谱仪的快速预热。

附图说明

图1为实施例的整体结构的示意图；

图2为实施例体现加热件的示意图；

图3为实施例体现散热翅片的示意图；

图4为实施例体现第一温度传感器的示意图；

图5为实施例体现光陷阱的示意图。

图中：1、主体部；11、散热翅片；2、下壳；3、上壳；4、主控单元；5、第一温度传感器；6、第二温度传感器；7、镜片；8、加热件；9、空气流动件；10、光陷阱。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

实施例：一种光学仪器，参见附图1-附图5，包括壳体、设置在壳体内的至少两个温度传感器、设置在壳体内的加热件8以及设置在壳体内的空气流动件9；具体的，壳体内的温度传感器设置在壳体内部空间的不同位置。通过加热件8进行加热，在加热件8加热的同时，通过空气流动件9推动壳体内的空气在壳体内循环流动，从而使得加热件8加热的热空气能够在短时间内循环到壳体内的各处，然后通过温度传感器检测壳体内各处的温度是否达到微型光谱仪的工作温度。由于加热件8与空气流动件9的设置，使得微型光谱仪加热到微型光谱仪工作温度的时间大大缩短，提高了预热效率。

具体的，本实施例还包括主控单元4，主控单元4与温度传感器及空气流动件9连接，主控单元4根据温度传感器采集到的温度信息控制空气流动件9推动空气流动的速度。随着壳体内温度的变化，需要随时调整空气流动件9推动空气流动的速度，使得微型光谱仪能够被准确快速的加热到工作温度而且能够稳定在工作温度。

具体的，温度传感器包括靠近加热件8处设置的第一温度传感器5以及空悬在壳体内远离加热件8设置的第二温度传感器6，所述主控单元4至少根据第一温度传感器5与第二温度传感器6的检测到的温度信息的差值控制空气流动件9推动空气流动的速度。第一温度传感器5检测到的温度信息表示的是加热件8附近的空气温度，第二温度传感则代表了壳体内远离温度传感器处的空气的温度，在加热件8进行加热的过程当中，靠近加热件8处的温度会快速提升，而远离加热件8处的温度提升缓慢，通过第一温度传感器5和第二温度传感器6能够准确的反应壳体内不同位置的温度情况，从而判断壳体内温度是否都达到且稳定在微型光谱仪的工作温度；为了保证壳体内各处的温度能够快速的达到微型光谱仪的工作温度又能够稳定在工作温度而不超过工作温度，根据第一温度传感器5与第二温度传感器6检测到的温度信息的差值，主控单元4对空气流动件9推动空气流动的速度进行调整，从而控制热量在壳体内的传播速度。

本实施例当中，第一温度传感器5和第二温度传感器6都设置有至少一个，在主控单元4处理第一温度传感器5和第二温度传感器6所采集到的温度信息的时候，主控单元4将所有第一温度传感器5采集到的温度信息的平均值与所有第二温度传感器6采集到的温度信息的平均值做差值，根据这一差值对空气流动件9推动空气流动的速度进行调整。

具体的，本实施例当中，第一温度传感器5和第二温度传感器6都设置有一个。

具体的，在主控单元4内预设有设定温度T₀，设定温度T₀也就是微型光谱仪的工作温度。所述第一温度传感器5采集到的温度信息为T₁，所述第二温度传感器6采集到的温度为T₂，所述主控单元4根据T₁和T₂之间的差值、T₁与T₀的差值以及T₂与T₀的差值控制空气流动件9推动空气流动的速度。

在T₁和T₂接近T₀的时候，特别是T₂接近T₀的时候，为了防止温度超过T₀，需要降低空气流动件9推动空气流动的速度，而在T₁和T₂都未达到T₀的时候，需要控制空气流动件9推动空气流动的速度加快，加速热量在壳体内的传递。

具体的，空气流动件9可以设置为风机、风扇等鼓风设备，对于作为鼓风设备的空气流动件，通过空气流动件9的转速来表征其推动空气流动的速度，对于空气流动件来说，其转速具有最大值和最小值，分别为N_max和N_min；优选的，本实施例当中将空气流动件9设置为涡轮风扇。

本实施例当中，当T₁＜T₀时，空气流动件9转速设置为最高值N_max，从而使得加热件传递出的热量能够快速的传递至壳体内的各处，并且此时T₁尚且未达到T₀的数值，T₂更未达到，所以此时空气流动件9的转速调节到最大，以实现热量在壳体内的快速传递，加快温度提升时间。

具体的，当T₁=T₀，T₂＜T₀且ΔT₂＜0时，空气流动件9转速设置为N，，其中ΔT₂=T₂-T₀,N_min为空气流动件9转速的最小值，a、b为可调参数，e为常数。

在T₁=T₀时，说明壳体内靠近加热件8处的温度已经达到要求，而T₂＜T₀且ΔT₂＜0，则说明远离加热件8的位置温度仍然未达到设定温度，但是随着加热的进行，距离设定温度的距离会越来越小，因此，在这一个过程当中，为了防止温度超过预设温度，需要控制空气流动件9的转速逐渐降低，因此，本实施例设置公式，根据ΔT₂的具体数值，来控制空气流动件的转速。

具体的，当ΔT₂=0时，所述空气流动件9转速设置为最小值，通过ΔT₂=0能够表征此时壳体内各处的温度都达到了T₀，此时不需要继续对壳体内的温度进行升温，只需要保持住壳体内的温度稳定即可，因此，此时需要控制空气流动件9的转速为最小值即可。

通过第一温度传感器5和第二温度传感器6采集到的温度信息，主控单元4根据温度信息对空气流动件9的转速进行调整，既能够保证微型光谱仪的温度能够快速的被预热到设定温度，还能够保证微型光谱仪能够准确的被预热到设定温度且能够是微型光谱仪稳定的维持在设定温度。

具体的，壳体包括主体部1以及设置在主体部1两侧的上壳3和下壳2，上壳3和下壳2可拆卸连接在主体部1两侧并且将主体部1夹紧在中间。上壳3和下壳2对接，共同围成壳体内的空间，并且将主体部1包覆在其中。

具体的，本实施例当中，将第一温度传感器5设置在主体部1靠近下壳2一侧并且紧邻加热件8设置，第二传感器则空悬在主体部1与上壳3之间。

主体部1上设置有镜片7，在本实施例当中，共设置三个镜片7，三个镜片7设置在主体部1的同一侧。

本实施例当中，加热件8和空气流动件9都设置在主体部1上。具体的，加热件8设置在主体部1靠近下壳2体一侧，镜片7和空气流动件9则设置在主体部1靠近壳体一侧；为了加速加热件8产生的热量在壳体内的传递，将主体部1设置为导热率高的高导热主体部1。而为了防止壳体内的热量向外传递，将上壳3和下壳2设置为导热率低的低导热上壳3和低导热下壳2。

具体的，在主体部1靠近上壳3一侧设置有散热翅片11，空气流动件9向散热翅片11吹风，加热件8产生的热量传递至散热翅片11处后，在空气流动件9吹出的风的带动下，传递至壳体内空间的各处。

在主体部1上靠近上壳3的一侧以及上壳3靠近主体部1的一侧都设置有光陷阱10，主体部1上的光陷阱由散热翅片11形成，通过散热翅片11既能够起到散热的效果，还能够兼顾光陷阱的功能。通过光陷阱10的设置，能够使得杂散光在光陷阱10内经过多次反射后衰减至消光，降低光谱仪的噪声。

具体的，本实施例中，主控单元4固定连接在下壳2上并且位于下壳2外。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学仪器，其特征在于：包括壳体；

温度传感器，所述温度传感器设置在壳体内；

加热件(8)，所述加热件(8)设置在壳体内；

以及空气流动件(9)，所述空气流动件(9)用于推动空气在壳体内流动。

2.根据权利要求1所述的一种光学仪器，其特征在于：还包括主控单元(4)，所述主控单元(4)与温度传感器及空气流动件(9)连接，所述主控单元(4)根据温度传感器采集的温度信息控制空气流动件(9)推动空气流动的速度。

3.根据权利要求2所述的一种光学仪器，其特征在于：所述温度传感器包括靠近加热件(8)处设置的第一温度传感器(5)以及空悬在壳体内远离加热件(8)设置的第二温度传感器(6)，所述主控单元(4)至少根据第一温度传感器(5)与第二温度传感器(6)的检测到的温度信息的差值控制空气流动件(9)推动空气流动的速度。

4.根据权利要求3所述的一种光学仪器，其特征在于：所述主控单元(4)内预设有设定温度T₀，所述第一温度传感器(5)采集到的温度信息为T₁，所述第二温度传感器(6)采集到的温度为T₂，所述主控单元(4)根据T₁和T₂之间的差值、T₁与T₀的差值以及T₂与T₀的差值控制空气流动件(9)推动空气流动的速度。

5.根据权利要求4所述的一种光学仪器，其特征在于：当T₁＜T₀时，空气流动件(9)转速设置为最高值N_max。

6. 根据权利要求4所述的一种光学仪器，其特征在于：当T₁=T₀，T₂＜T₀且ΔT₂＜0时，空气流动件(9)转速设置为N， ，其中ΔT₂=T₂-T₀,N_min为空气流动件(9)转速的最小值，a、b为可调参数，e为常数。

7.根据权利要求4所述的一种光学仪器，其特征在于：当ΔT₂=0时，所述空气流动件(9)转速设置为最小值。

8.根据权利要求1所述的一种光学仪器，其特征在于：所述壳体包括主体部(1)，所述空气流动件(9)设置在主体部(1)上；

上壳(3)；

以及下壳(2)，上壳(3)和下壳(2)将主体部(1)夹在中间，所述加热件(8)设置在主体部(1)上。

9.根据权利要求8所述的一种光学仪器，其特征在于：所述主体部(1)上散热翅片(11)，所述空气流动件(9)朝向所述散热翅片(11)吹风。

10.根据权利要求9所述的一种光学仪器，其特征在于：所述主体部(1)上设置多个镜片(7)，所述散热翅片(11)设置为光陷阱(10)。