CN205353806U - 一种小型低温黑体控温装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型低温黑体控温装置，所述装置包括：真空杜瓦、斯特林制冷机、耦合法兰、黑体辐射板和温度传感器；所述温度传感器布设在所述黑体辐射板上；所述黑体辐射板封装在所述真空杜瓦内，所述温度传感器通过所述真空杜瓦上的引线绝缘子引出；所述斯特林制冷机通过所述耦合法兰与所述真空杜瓦插入式耦合连接，以为所述真空杜瓦内的所述黑体辐射板提供冷量。本实用新型通过将黑体辐射板置于真空杜瓦内，利用斯特林制冷机给黑体辐射板提供冷量，通过温度传感器测试黑体辐射板温度，能够实现60K～300K的黑体温度，控温精度达到0.01K，控温稳定性达到0.01K。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动控制领域，尤其涉及一种小型低温黑体控温装置。
背景技术
低温面源黑体作为红外谱段的标准辐射源，广泛应用于红外探测器、红外成像系统及红外辐射测温系统的标定中。现有的低温面源黑体控温器件体积较大，结构复杂，降温速度慢，控温稳定性一般为±0.1K～±0.5K，不能满足红外探测器标定的精度要求。
实用新型内容
本实用新型提供一种小型低温黑体控温装置，用以解决现有技术中的控温器件体积较大且控温稳定性不足的问题。
具体的，本实用新型提供的小型低温黑体控温装置，包括：真空杜瓦、斯特林制冷机、耦合法兰、黑体辐射板和温度传感器；
所述温度传感器布设在所述黑体辐射板上；
所述黑体辐射板封装在所述真空杜瓦内，所述温度传感器通过所述真空杜瓦上的引线绝缘子引出；
所述斯特林制冷机通过所述耦合法兰与所述真空杜瓦插入式耦合连接，以为所述真空杜瓦内的所述黑体辐射板提供冷量。
可选地，本实用新型所述装置中，所述黑体辐射板至少具有以下特征之一：
所述黑体辐射板的上表面经过发黑处理；
所述黑体辐射板为圆形，直径为40mm～50mm；
所述黑体辐射板为铜材料。
可选地，本实用新型所述装置中，所述黑体辐射板封装在所述真空杜瓦内，具体包括：所述黑体辐射板固定在所述真空杜瓦的冷指上。
可选地，本实用新型所述装置中，所述温度传感器粘接在所述黑体辐射板的下表面的边缘。
可选地，本实用新型所述装置中，所述黑体辐射板的上表面边缘设有用于屏蔽周围常温辐射的屏蔽环；所述黑体辐射板的下面表面设有均温板。
可选地，本实用新型所述装置在所述真空杜瓦内靠近所述黑体辐射板的布设位置的冷指臂上设有加热装置。
本实用新型有益效果如下：
本实用新型通过将黑体辐射板置于真空杜瓦内，利用斯特林制冷机给黑体辐射板提供冷量，通过温度传感器测试黑体辐射板温度，能够实现60K～300K的黑体温度，控温精度达到0.01K，控温稳定性达到0.01K。
并且本实用新型所述装置结构设计简单、紧凑，降温速度快，控温稳定性高。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种小型低温黑体控温装置的总体结构图；
图2为本实用新型所述装置中真空杜瓦与斯特林制冷机连接结构的A-A方向剖视图；
图3为本实用新型所述装置中真空杜瓦与斯特林制冷机连接结构的B-B方向剖视图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型提供的小型低温黑体控温装置包括：斯特林制冷机1、真空杜瓦2、耦合法兰3、黑体辐射板4和温度传感器14；其中：
温度传感器14布设在黑体辐射板4上；
黑体辐射板4封装在真空杜瓦2内，温度传感器14通过真空杜瓦2上的引线绝缘子11引出；
斯特林制冷机1通过耦合法兰3与真空杜瓦2插入式耦合连接，以为真空杜瓦2内的黑体辐射板4提供冷量。
下面结合本实用新型所述装置的A-A方向(如图2所示)、B-B方向(如图3所示)的剖视图，对本实用新型所述装置的结构及功能进行更详尽的阐述。
本实用新型实施例中，真空杜瓦2具体包括：冷指5、过渡环6、外壳7、窗座8和窗片9，冷指5与过渡环6之间、外壳7与窗座8之间均为激光焊接，过渡环6与外壳7之间为钎焊焊接，排气管10、引线绝缘子11、吸气剂绝缘子12钎焊在外壳上，窗片9通过高频焊焊接在窗座8上，真空杜瓦2内安装有吸气剂13。黑体辐射板4为圆形，温度传感器14粘接在黑体辐射板4下表面边缘，黑体辐射板4与冷指5钎焊。斯特林制冷机1包括制冷机15、散热器和驱动控制器16和制冷机冷指18，斯特林制冷机1的冷指18通过耦合法兰3与真空杜瓦2的冷指5完成插入式耦合。
本实施例中，斯特林制冷机的驱动控制器具有较高的控温精度，能够满足设计要求。
本实施例中，真空杜瓦的真空度能达到小于5.0×10-13atm·cc/s，以使制冷机能够快速降温。真空杜瓦2内安装吸气剂13是为了长期保持杜瓦内的高真空度，以使黑体辐射板4能够降低至设定温度。
进一步地，本实用新型的实施例中，黑体辐射板4的直径优选为40mm-50mm，即能保证红外探测器标定的光学视场要求，也能满足斯特林制冷机1的负载要求。
在本实用新型的一个较佳实施例中，黑体辐射板4采用铜材料，导热率较高，上表面边缘设计有屏蔽环结构4-1，以屏蔽黑体辐射板4周围窗座的常温辐射，下表面设计有均温板结构4-2，以保证黑体辐射板4的温度均匀性。
在本实用新型的又一个较佳实施例中，黑体辐射板4上表面经过发黑处理，使其表面发射率能达到0.92。
进一步地，本实用新型实施例中，采用的温度传感器14为工业铂电阻，温区为：55K-300K，数量为2个，能够保证温度测量精度。
另外，本实施例中，还可以通过更改窗片9的材料和膜系设计，实现短波、中波、长波等特定谱段的红外透过，用于红外探测器不同的标定要求。
在本实用新型的又一实施例中，在真空杜瓦2内靠近黑体辐射板4的布设位置的冷指臂上设有加热装置17，该加热装置17的部署可以拓展黑体辐射板4的温度范围，使之能够用于红外探测器高温背景的标定。需要指出的是，加热装置17和斯特林制冷机1不同时工作。
综上所述，可知本实用新型所述装置通过将黑体辐射板置于真空杜瓦内，通过斯特林制冷机给黑体辐射板提供冷量，通过温度传感器测试黑体辐射板温度，能够实现60K～300K的黑体温度，控温精度达到0.01K，控温稳定性达到0.01K，很好的解决了现有技术中的问题。
总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种小型低温黑体控温装置，其特征在于，包括：真空杜瓦、斯特林制冷机、耦合法兰、黑体辐射板和温度传感器；
所述温度传感器布设在所述黑体辐射板上；
所述黑体辐射板封装在所述真空杜瓦内，所述温度传感器通过所述真空杜瓦上的引线绝缘子引出；
所述斯特林制冷机通过所述耦合法兰与所述真空杜瓦插入式耦合连接，以为所述真空杜瓦内的所述黑体辐射板提供冷量。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述黑体辐射板至少具有以下特征之一：
所述黑体辐射板的上表面经过发黑处理；
所述黑体辐射板为圆形，直径为40mm～50mm；
所述黑体辐射板为铜材料。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述黑体辐射板封装在所述真空杜瓦内，具体包括：所述黑体辐射板固定在所述真空杜瓦的冷指上。
4.如权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述温度传感器粘接在所述黑体辐射板的下表面的边缘。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述黑体辐射板的上表面边缘设有用于屏蔽周围常温辐射的屏蔽环；
所述黑体辐射板的下面表面设有均温板。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述真空杜瓦内靠近所述黑体辐射板的布设位置的冷指臂上设有加热装置。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN108168705A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-06-15 | 武汉高芯科技有限公司 | 一种变温测试系统 |
| CN109084902A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-25 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 芯片测试用变温中测杜瓦及杜瓦组件 |
| CN110440931A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-11-12 | 武汉高芯科技有限公司 | 一种吸气剂外置的真空杜瓦组件及红外制冷探测器 |
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