CN202267882U - 参考光栅和f-p标准具温度控制装置 - Google Patents

参考光栅和f-p标准具温度控制装置 Download PDF

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尚秋峰
杨志
张静
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Abstract

本实用新型公开了一种参考光栅和F-P标准具温度控制装置，用于光纤光栅传感系统中的参考光栅和F-P标准具的温度控制，减小温度变化对其性能的影响；装置包括一个TEC半导体制冷片、一个热敏电阻、一套TEC控制器和两个起热传导及固定作用的散热片；半导体制冷片夹在两个散热片中间，参考光栅和F-P标准具固定在制冷面散热片的另一面上，热敏电阻嵌在散热片中，TEC控制器与制冷片和热敏电阻相连接。本实用新型可提高光纤光栅传感系统参考通道的温度稳定性和测量精度。

Description

参考光栅和F-P标准具温度控制装置
技术领域
本实用新型涉及光纤光栅传感领域，尤其涉及一种光纤光栅传感系统中对某些光学器件进行温度控制的装置。 
背景技术
随着光纤传感技术的发展，光纤光栅传感器以其抗电磁干扰、耐腐蚀、高绝缘性、测量范围广、便于复用成网等优点，在土木工程、航空航天、石油化工、电力、医疗、船舶工业等领域得到了广泛应用。由于光纤光栅传感器是靠中心波长的变化实现传感的，所以，在光纤光栅传感系统中，需要提供光波长的参考点作为波长变化解调的依据，通常可采用参考光栅和F-P标准具实现这一功能。参考光栅和F-P标准具一般采用隔热材料封装，但当外界温度发生变化时，其光学参数仍会随温度变化发生波动，导致光纤光栅传感系统的波长参考点发生变化，从而影响整个系统的测量精度。目前，一般采用国外热稳定性高的产品来解决上述问题，但其价格昂贵，有些系统中采用恒温槽对参考光栅和F-P标准具进行温度控制，其缺点是体积大，精度低。为了解决现有技术中存在的问题，提高光纤光栅传感系统的测量精度，需要一种小型化、高精度且结构简单的参考光栅和F-P标准具温度控制装置。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种小型化、高精度控制参考光栅和F-P标准具温度的装置，减小由于温度变化引起的参考光栅和F-P标准具光学参数的变化，提高光纤光栅传感系统的测量精度。 
新型装置由TEC半导体制冷片、热敏电阻、TEC控制器、散热片组合构成，半导体制冷片安装在两个散热片的中间位置，半导体制冷片和散热片之间涂有导热硅脂，以保证导热效果；热敏电阻安装在制冷面的散热片中，TEC控制器 与热敏电阻和半导体制冷片相连接，参考光栅和F-P标准具固定在制冷面散热片上，且在中心位置，为保证相互间充分接触，采用导热硅胶固定。 
在制冷面散热片一侧横截面的中间位置，沿水平方向设有一个直径为2.5-3.0mm的圆孔，圆孔端部为制冷面散热片的中心位置，热敏电阻嵌入安装在圆孔端部，圆孔中填充导热硅脂。热敏电阻的两根引线分别与TEC控制器的RTH和GND两个引脚相连接，半导体制冷片的两根引线分别与TEC控制器的TECPOS和TECNEG两个引脚相连接。 
本实用新型由于采用了半导体制冷片，与现使用的设备相比，结构紧凑、可靠性高，可使参考光栅和F-P标准具的温度保持在设定温度的±0.05℃，为光纤光栅传感系统的精度提供了保证。 
附图说明
图1本实用新型结构图 
在图中，1-参考光栅和F-P标准具、2-固定螺母、3-半导体制冷片、4-热敏电阻、5-散热片、6-TEC控制器。 
图2散热片的俯视图 
在图中，7-参考光栅、8-F-P标准具、9-光纤。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明：图1是参考光栅和F-P标准具温度控制装置的结构图，由图可见，新型装置由TEC半导体制冷片3、热敏电阻4、TEC控制器6、散热片5组合构成，TEC半导体制冷片3通过压紧螺杆和固定螺姆2，被安装在两个散热片5的中间位置，两个散热片采用导热能力较强的铜板制成，厚度为4mm，长宽分别为6cm和5cm；半导体制冷片的长宽分别为4cm，两个散热片分别粘在半导体制冷片的制冷面和制热面上，为了保证导热效果，半导体制冷片和散热片之间涂有导热硅脂。热敏电阻安装在制冷面的散热片中，在制冷面散热片5一侧横截面的中间位置，沿水平方向开设一个直径为2.5～3.0mm的圆孔，圆孔端部为制冷面散热片5的中心位置，热敏电阻4嵌入安装在圆孔端部，圆孔中填充导热硅脂。 
本装置的电路连接关系和采用的元器件为，TEC控制器6可采用美国模拟技术公司(ATI)的TECA1-5V-4A-D。热敏电阻4的两个引线分别与TECA1-5V-4A-D的RTH和GND两个引脚相连，半导体制冷片3的两个引线分别与TECA1-5V-4A-D的TECPOS和TECNEG两个引脚相连。通过对TECA1-5V-4A-D外围电路中电阻值的调整，可设定控制温度，TECA1-5V-4A-D通过温度传感器获得参考光栅和F-P标准具的当前温度，当当前温度高于或低于设定温度时，TECA1-5V-4A-D会控制半导体制冷片使其制冷或发热。为保证装置的精度，与TECA1-5V-4A-D相连接的电阻或电容等元器件都应采用±0.5％以内的器件，为TECA1-5V-4A-D供电的电源应采用纹波系数较小的电源。 
如图2所示，参考光栅7和F-P标准具8固定在制冷面散热片的中心位置上，为保证充分接触，采用导热硅胶固定参考光栅和F-P标准具。 
本实用新型由于采用了半导体制冷片，与现使用的设备相比，结构紧凑、可靠性高，可使参考光栅和F-P标准具的温度保持在设定温度的±0.05℃范围内，为提高光纤光栅传感系统的测量精度提供了保证。 
本装置中所选用的电子、电器等元件，都选用国际标准中通用的电工元器件，每个元件的具体接线，都按元件要求执行，在此不做详细说明。 

Claims (4)

1.一种参考光栅和F-P标准具温度控制装置，包括TEC半导体制冷片、热敏电阻、TEC控制器、散热片及附件，其特征在于：所述装置由TEC半导体制冷片(3)、热敏电阻(4)、TEC控制器(6)、散热片(5)组合构成，TEC半导体制冷片(3)安装在两个散热片(5)的中间位置，TEC半导体制冷片(3)和散热片(5)之间涂有导热硅脂，以保证导热效果；热敏电阻(4)安装在制冷面的散热片(5)中，TEC控制器(6)与热敏电阻(4)和TEC半导体制冷片(3)相连接，参考光栅(7)和F-P标准具(8)固定在制冷面散热片(5)上。
2.根据权利要求1所述的参考光栅和F-P标准具温度控制装置，其特征在于：在制冷面散热片(5)一侧横截面的中间位置，沿水平方向设有一个直径为2.5～3.0mm的圆孔，圆孔端部为制冷面散热片(5)的中心位置，热敏电阻(4)嵌入安装在圆孔端部，圆孔中填充导热硅脂。
3.根据权利要求1所述的参考光栅和F-P标准具温度控制装置，其特征在于：参考光栅(7)和F-P标准具(8)固定在制冷面散热片的中心位置上，为保证相互间充分接触，采用导热硅胶固定。
4.根据权利要求1所述的参考光栅和F-P标准具温度控制装置，其特征在于：热敏电阻(4)的两根引线分别与TEC控制器(6)的RTH和GND两个引脚相连接，半导体制冷片(3)的两根引线分别与TEC控制器的TECPOS和TECNEG两个引脚相连接。 
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