CN207067497U - 应用于光学的精确温控装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种应用于光学的精确温控装置，包括：外箱体，外箱体由相对设置的两块外侧板、相对设置的两块液冷板、外顶板和外底板组成；内箱体，内箱体由相对设置的两块内侧板、相对设置的两块导热板、内顶板和内底板组成，其中，每块导热板上安装有半导体制冷片；温控模块，温控模块安装在外箱体的外顶板上，并通过电线与半导体制冷片、通过温度探头与一个导热板相连接，其中，温度探头被固定在所述一块导热板上，用来采集目标实际温度；其中，液冷板液冷板通过符合预设温度的循环冷却液对目标温度进行第一温度调节，并且其中，温控模块控制半导体制冷片对目标温度进行精确的第二温度调节。

Description

应用于光学的精确温控装置

技术领域

本实用新型涉及温控装置，特别涉及一种应用于光学的精确温控装置。

背景技术

光学设备或元件在使用过程中的温度抖动会导致光学设备或元件的性能不稳定，甚至无法正常使用，因此，光学设备或元件在使用时需要进行温度控制。目前，常用的电风扇、散热板和半导体制冷片在温度控制器的配合下都能起到散热的作用，而且半导体制冷片在提供反向电流的情况下还可以进行加热，但是这些温度控制方法的实际温度控制精度较低，只能达到±0.5℃左右，并不能满足高精密光学设备或元件的温度控制要求，而且受到周围环境温度波动的干扰，在温度变化较快的工作环境下温度控制精度更低。

随着光学器件在海洋、军事等领域的广泛应用，光学设备或元件工作的环境温度更加恶劣，温度高、温差大，因此光学设备或元件需要一种能够在恶劣自然环境下实现高精度、高稳定性的温控方法和装置。

实用新型内容

为了使光学器件能够在温度高，温差大的环境下稳定工作，本实用新型提供了一种应用于光学的精确温控装置，其能提供高精度、高稳定性的光学器件工作环境。

根据本实用新型的一个实施例，提供了一种应用于光学的精确温控装置，包括：外箱体，所述外箱体由相对设置的两块外侧板、相对设置的两块液冷板、外顶板和外底板组成；内箱体，所述内箱体由相对设置的两块内侧板、相对设置的两块导热板、内顶板和内底板组成，并且所述外箱体安装在所述内箱体的外部，光学元件放置在位于所述内箱体的内部的光学元件放置区中，其中，所述内箱体的每块导热板上安装有半导体制冷片；温控模块，所述温控模块安装在所述外箱体的外顶板上，并通过电线与所述半导体制冷片、通过温度探头与一个导热板相连接，其中，所述温度探头被固定在所述一块导热板上，用来采集所述光学元件放置区的目标实际温度；其中，所述液冷板带有进液口及出液口，所述进液口和出液口分别接通所述液冷板的冷却液流道的起始端和尾端，并且所述液冷板通过符合预设温度的冷却液对目标温度进行第一温度调节，并且其中，所述温控模块控制所述半导体制冷片对目标温度进一步进行精确的第二温度调节。

优选地，所述液冷板的冷却液流道包括直流道和呈回转式的弯折流道，以便增加冷却液与所述液冷板的接触面积。

优选地，所述温控模块将所述目标实际温度与预设温度进行比较，并在所述目标实际温度与所述预设温度存在差异的情况下，控制所述半导体制冷片执行所述第二温度调节。

优选地，所述温控模块包括电源输入接口、温度探头接口、和输出接口，并且其中所述电源输入接口与外部电源相连接，所述温度探头经由所述温度探头接口连接到所述温控模块，所述半导体制冷片经由所述输出接口连接到所述温控模块。

优选地，所述内箱体的内层腔体外表面覆盖一层隔热层，并且所述半导体制冷片放置在所述内箱体外壁与所述外箱体的所述液冷板的内壁之间，以提供受控的热量传输通道。

优选地，用导热硅脂将所述半导体制冷片贴合在所述内箱体的所述一个导热板的凹槽内。

优选地，在所述外箱体和所述内箱体之间填充隔热棉，所述隔热棉紧密包围除了所述半导体制冷片之外的内箱体外壁表面。

优选地，所述温度探头用导热硅脂被固定在所述内箱体的侧板的小孔内，其导线穿透隔热棉引出并穿过所述外箱体的外侧板与所述温控模块相连接。

根据本公开和附图的下面的详细描述，对本领域的普通技术人员来说其它的目的、特征、以及优点将是显而易见的。

附图说明

附图图示了本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例的应用于光学的精确温控装置 100的示意立体图；

图2示出了根据本实用新型实施例的液冷板6的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例的应用于光学的精确温控装置 100的整体结构的横剖面构造图；

图4示出了根据本实用新型实施例的应用于光学的精确温控装置 100的整体结构的纵剖面构造图；

图5示出了根据本实用新型实施例的温控模块101的电路连接示意图；以及

图6示出了根据本实用新型实施例的应用于光学的精确温控方法 600的流程图。

具体实施方式

根据本实用新型的实施例公开了一种应用于光学的精确温控装置。在以下描述中，为了说明的目的，阐述了多个具体细节以提供对本实用新型的实施例的全面理解。然而，对于本领域人员显而易见的是，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实现。

图1示出了根据本实用新型实施例的应用于光学的精确温控装置 100的示意立体图。如图1所示，根据本实用新型的温控装置100包括温控模块101、外箱体103和内箱体105，其中外箱体103安装在内箱体105 外部。具体地，外箱体103由相对设置的两块外侧板13、相对设置的两块液冷板6、外顶板1和外底板9组成；内箱体105由相对设置的两块内侧板10、相对设置的两块导热板4、内顶板2和内底板8组成；并且温控模块101安装在外箱体103的外顶板1上并固定，例如用螺丝固定。而且，各板块结合部可以用螺丝互相连接，然而本领域技术人员理解，可以采用其他连接方式，例如还可以采用拉钉联接、抽孔铆接、卡钩连接、铰链连接、焊接等方式。

图2示出了根据本实用新型实施例的液冷板6的结构示意图。液冷板6通过循环冷却液的流动带走热量，以达到快速降温的目的。如图2 所示，该液冷板6带有进液口201及出液口203，并且所述进液口201和出液口203分别接通液冷板6的冷却液流道的起始端和尾端。液冷板6的冷却液流道包括直流道和呈回转式的弯折流道，以便能够增加冷却液与液冷板的接触面积，提高液冷板的工作效率。优选地，根据本实用新型的实施例，外箱体103的两块液冷板6分别从两个对立面通过外界液冷机提供冷却液来调节温度，这样能够形成对称的热量流动渠道，从而保证目标单位内的温度一致性。具体地，由液冷板6通过符合预设温度的冷却液对目标温度进行第一温度调节，从而完成对目标温度的粗调。本领域技术人员可以理解，液冷板的数量根据情形是可选的，只要其可以保证实现温度调节的功能即可。

图3示出了根据本实用新型实施例的应用于光学的精确温控装置100的整体结构的横剖面构造图。如图3所示，内箱体105的每块导热板 4上安装半导体制冷片5，半导体制冷片5位于内箱体103和外箱体105之间并且与液冷板6处于同一面，从而便于液冷板6在对目标温度进行粗调的同时也能够对半导体制冷片5进行散热。光学设备或元件放置于内箱体105内部的光学元件放置区7。根据本实用新型的一个实施例，用导热硅脂将半导体制冷片5贴合在内箱体105的导热板4的凹槽内。

根据本实用新型的一个实施例，内箱体105的导热板4由导热良好的材料制成，并且内箱体105的内层腔体外表面覆盖一层隔热层，防止内箱体105与外界的热交换。而且，半导体制冷片5放置在内箱体105外壁与外箱体103的液冷板6的内壁之间，以提供受控的热量传输通道。

根据本实用新型的又一个实施例，在外箱体103和内箱体105之间填充隔热棉3，如图3所示，隔热棉3紧密包围除了半导体制冷片5之外的内箱体外壁表面，以便尽可能避免光学元件放置区7与外界之间的热交换，使得整个内箱体105的温度不受外箱体103温度的影响，而仅由半导体制冷片5控制。

图4示出了根据本实用新型实施例的应用于光学的精确温控装置 100的整体结构的纵剖面构造图。如图4所示，温度探头12固定于内箱体105的一块导热板4上，用来采集光学元件放置区7的温度信息。而且，用导热硅脂将温度探头12固定在内箱体105的侧板10的小孔内，并将温度探头12的导线穿透隔热棉3引出并穿过外箱体103的外侧板13，以便与温控模块101相连接。这样，温控模块101可以获得通过温度探头12 所采集到的目标实际温度。为了进一步对目标温度进行精确的第二温度调节，电线11连接到半导体制冷片5，以便将半导体制冷片5与温控模块101相连。如此，在温控模块101判断目标实际温度与预设温度存在差异时，可以控制半导体制冷片5对目标进行进一步精确的加热或制冷。

图5示出了根据本实用新型实施例的温控模块101的电路连接示意图。温控模块101可以控制半导体制冷片5对目标温度进行进一步的精确调节。如图5所示，温控模块101主要包括三个接口：电源输入接口 15、输出接口16、和温度探头接口17。

具体地，温控模块101的电源输入接口15与外部电源相连接，以便为温控模块101供电。如本领域技术人员已知的，温控模块101的供电模式可以是直流供电，但并不仅限于此。温度探头12经由其导线连接到温控模块101的温度探头接口17。这样，温控模块101可以经由温度探头接口17获得通过温度探头12所采集到的目标实际温度，并将所获得的目标实际温度与预设温度进行比较，判断所述目标实际温度与所述设定温度是否存在差异。此外，半导体制冷片5通过电线11连接到温控模块101的输出接口16。因此，经由温控模块101的输出接口16，温控模块101可以根据上述判断的结果控制半导体制冷片5对目标温度进行进一步精确的第二温度调节。例如，如果判断所述目标实际温度大于所述预设温度，则温控模块101控制半导体制冷片5对目标温度进行制冷；如果判断所述目标实际温度小于所述预设温度，则控制半导体制冷片5对目标温度进行加热。

如本领域技术人员可以理解的，尽管本实用新型的一个实施例采用了六个半导体制冷片，如图5所示，但是根据光学设备或元件的发热量和尺寸等指标，可以选择使用一个或多个半导体制冷片。

图6示出了根据本实用新型实施例的应用于光学的精确温控方法 600的流程图。如图6所示，在步骤601，根据预设温度，由液冷板6 通过符合预设温度的循环冷却液对目标温度进行第一温度调节。在步骤603，温控模块101获得通过温度探头12所采集到的目标实际温度。在步骤605，温控模块101将所述目标实际温度与预设温度进行比较，判断所述目标实际温度与所述预设温度是否存在差异。如果存在差异，则在步骤607，温控模块101控制半导体制冷片5对目标温度进行第二温度调节。例如，如果判断所述目标实际温度大于所述预设温度，则温控模块101控制半导体制冷片5进行制冷；如果判断所述目标实际温度小于所述预设温度，则控制半导体制冷片5进行加热。如果不存在差异，则该处理流程结束。

如本领域技术人员可以理解的，第一温度调节、和第二温度调节均可执行多次，并且可以同时执行，也可以先后执行，并不受到执行顺序的限制。所述调节包括加热和制冷调节。通常，第一温度调节的范围大于第二温度调节的范围。优选地，温控模块101定期获得通过温度探头12所采集到的目标实际温度，以实现温度循环控制，使得目标温度一直维持在光学设备或元件的正常工作温度。

根据本实用新型的应用于光学的精确温控的方法和装置的控温精度<0.05℃，并且不会引入附加的振动噪声干扰，可最大限度提升光学系统的稳定性，因此可以为光学设备或元件提供低噪声、高精确度、高稳定性的工作温度，满足高精密光学设备或元件的温度控制要求，而且能够在温度变化较快的工作环境中(例如，海洋的工作环境中) 确保温度控制的高精度和高稳定性。

上述实施例仅是本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型。对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型的实施例进行各种修改和改变。因此，本实用新型意在涵盖落入如权利要求所限定的本实用新型的范围之内的所有的修改或变型。

Claims (8)

1.一种应用于光学的精确温控装置，包括：

外箱体，所述外箱体由相对设置的两块外侧板、相对设置的两块液冷板、外顶板和外底板组成；

内箱体，所述内箱体由相对设置的两块内侧板、相对设置的两块导热板、内顶板和内底板组成，并且所述外箱体安装在所述内箱体的外部，光学元件放置在位于所述内箱体的内部的光学元件放置区中，其中，所述内箱体的每块导热板上安装有半导体制冷片；

温控模块，所述温控模块安装在所述外箱体的外顶板上，并通过电线与所述半导体制冷片、通过温度探头与一个导热板相连接，其中，所述温度探头被固定在所述一块导热板上，用来采集所述光学元件放置区的目标实际温度；

其中，所述液冷板带有进液口及出液口，所述进液口和出液口分别接通所述液冷板的冷却液流道的起始端和尾端，并且所述液冷板通过符合预设温度的冷却液对目标温度进行第一温度调节，并且

其中，所述温控模块控制所述半导体制冷片对目标温度进一步进行精确的第二温度调节。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述液冷板的冷却液流道包括直流道和呈回转式的弯折流道，以便增加冷却液与所述液冷板的接触面积。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述温控模块将所述目标实际温度与预设温度进行比较，并在所述目标实际温度与所述预设温度存在差异的情况下，控制所述半导体制冷片执行所述第二温度调节。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述温控模块包括电源输入接口、温度探头接口、和输出接口，并且其中所述电源输入接口与外部电源相连接，所述温度探头经由所述温度探头接口连接到所述温控模块，所述半导体制冷片经由所述输出接口连接到所述温控模块。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述内箱体的内层腔体外表面覆盖一层隔热层，并且所述半导体制冷片放置在所述内箱体外壁与所述外箱体的所述液冷板的内壁之间，以提供受控的热量传输通道。

6.根据权利要求1或5所述的装置，其中，用导热硅脂将所述半导体制冷片贴合在所述内箱体的所述一个导热板的凹槽内。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述外箱体和所述内箱体之间填充隔热棉，所述隔热棉紧密包围除了所述半导体制冷片之外的内箱体外壁表面。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述温度探头用导热硅脂被固定在所述内箱体的侧板的小孔内，其导线穿透隔热棉引出并穿过所述外箱体的外侧板与所述温控模块相连接。