CN210584989U - 高低温真空光学试验箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高低温真空光学试验箱，包括测试窗口1、外壁2、保温层4、内壁5、工作平台12、储温铝片组11和测试真空腔19，所述外壁2、内壁5置于所述保温层4的外侧和内侧，所述测试真空腔19采用铝合金加工制造，所述测试真空腔19内设有加热管7、蒸发器8，所述工作平台12置于所述测试真空腔19内部中心位置，所述储温铝片组11置于所述测试真空腔19的后壁或侧壁。本实用新型铝合金的材料选用、系统变温方式和测试模式都有利于提高温度均匀性，可将现有技术的温度均匀性数据从±2℃提升到±1℃；本实用新型铝合金真空腔体腔体的用料多，热容量大，加上保温层设计偏厚，所以在系统测试时可关闭所有的动力源来实现静态测试。
Description
技术领域
本发明属于用于光学系统高低温真空测试的装置或设备。
背景技术
a、现有的高低温真空试验设备能用于光学系统在线测试的就比较罕见，设备上配备的绝大多数窗口面形精度达不到光学测试要求，其窗口功能主要供外部测试人员观察内部情况；
b、现有的高低温真空设备其变温原理大多采用内壁热沉辐射传导方式，见图1、图2的热沉结构图，其原理为利用在腔内内壁均匀布置热沉，利用内壁的热传导和辐射作用来实现换热，根据腔体形状，在内壁上布置相互连通的紫铜管，通过泵力使得冷媒(或热油)在管道内循环来实现内壁的对流制冷(热)。其变温效率较低且内部温度均匀性得不到好的保证。
c、现有的高低温真空设备内腔的主体材料绝大多数为不锈钢，不锈钢易于焊接加工，但不锈钢的热传导系数较低不利于内部温度均匀性的保证。
d、现有的高低温真空设备的内部温度控制大多采用实时闭环控制，即动力源(如泵或压缩机、冷凝器等)随时会启动，动力源的工作会给光学测试带来振动的影响。
e、现有的高低温真空设未见有配备光纤接口，不利于复杂光学系统的测试便利性，而内部布置光源或激光器会造成局部热源，影响内部整体的温度均匀性。
发明内容
发明目的：针对现有高低温真空设备的内部温度均匀性难保证，光学测试的兼容性和便利性差的不足，本发明能有效提高高低温真空设备内部温度均匀性，高效的实现光学系统在线高低温真空测试。
发明内容：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高低温真空光学试验箱，其特征在于：包括测试窗口1、外壁2、保温层4、内壁5、工作平台12、储温铝片组11和测试真空腔19，所述外壁2、内壁5置于所述保温层4的外侧和内侧，所述测试真空腔19采用铝合金加工制造，所述测试真空腔19内设有加热管7、蒸发器8，所述工作平台12置于所述测试真空腔19内部中心位置，所述储温铝片组11置于所述测试真空腔19的后壁或侧壁。
上述的高低温真空光学试验箱，其进一步特征在于：还设有观察镜头3，所述观察镜头3分别设置于所述保温层4上和所述测试真空腔19的箱门18上，所述测试窗口1安装在所述测试真空腔19的两侧壁，光路平行于所述箱门18，在所述测试真空腔19的侧壁上设计有出线孔9、进出气孔10、抽气孔13电出线接口14、光纤出线接口15。所述电出线接口14采用气密封航空插头作为转接件；所述光纤出线接口15通过光纤接口固定板15-2和测试腔光纤接口法兰15-3固定。
上述的高低温真空光学试验箱，其进一步特征在于：所述测试真空腔19的后壁和侧壁均安装有所述储温铝片组11。所述测试窗口1采用双层玻璃窗结构，内外窗口之间抽真空，内外镜框之间连接用一层隔热垫隔开。所述测试窗口1由外窗口1-4和内窗口1-8构成，所述外窗口1-4安置于外窗口框1-1上，所述内窗口1-8安置于内窗口框1-9上，所述测试窗口1上设有抽真空用的抽气接口1-10。
有益效果：
本发明的优点体现在三个方面：
1>温度均匀性。铝合金的材料选用、系统变温方式和测试模式都有利于提高温度均匀性，可以将现有技术的温度均匀性数据从±2℃提升到±1℃。
2>在线静态测试。铝合金真空腔体腔体的用料多，热容量大，加上保温层设计偏厚，所以在系统测试时可以关闭所有的动力源(隔绝振动)来实现静态测试。在1个小时的测试时间内，内部温度变化小，不会对测试结果造成影响。
3>接口丰富，能兼容更多的光学系统测试。
附图说明
图1为现有技术中高低温真空设备的热沉结构图。
图2为现有技术中高低温真空设备的热沉结构图。
图3为本发明的高低温真空光学试验箱的结构示意图。
图4为本发明的高低温真空光学试验箱的结构示意图。
图5为本发明实施例的测试窗口的结构示意图。
图6为本发明实施例的测试窗口的结构示意图。
图7为为本发明实施例的光纤出线接口的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图3、图4所示，是本实施例的高低温真空光学试验箱的结构示意图。
图中，1-测试窗口2-外壁3-观察镜头4-保温层5-内壁6-风机7-加热管8-蒸发器9-出线孔10-进出气孔11-储温铝片组12-工作平台13-抽气孔14-电出线接口15-光纤出线接口16-照明灯17-传感器固定点18-箱门19-测试真空腔。
本实施例的高低温真空光学试验箱，外壁2、内壁5置于保温层4的外侧和内侧，测试真空腔19采用铝合金加工制造，高低温发生装置(加热管7、蒸发器8)和风机6安装在测试真空腔19的后半部(以靠近箱门18为前)，其中风机6转轴采用磁流体密封；测试光路相对靠前，方便测试人员操作；测试窗口1安装在测试真空腔19的两侧壁，光路平行于箱门；测试光路下方安装一块铝合金工作平台，上面打有成排螺孔，方便安装垫高块和待测光学系统；在测试真空腔19的侧壁上设计有光纤出线接口15和电出线接口14(法兰)，方便腔体内外通信(共有1个光纤出线接口、3个电出线接口)；为减少箱体的漏热环节，箱门上没有设计观察窗，而是在腔体侧壁和箱门上分别设计了观察镜头3，通过相机或者目镜来观察室内情况；在腔体的后壁和侧壁均安装了些储温铝片组11，增加腔内的热容量，以减缓测试时的降温速率；顶部照明灯16一盏。
本实施例的测试窗口1的结构示意图如图5、图6所示。
图中，1-1-外窗口框1-2-压板1-3-密封圈1-4-外窗口1-5-密封圈1-6-隔热圈1-7-测试腔法兰1-8-内窗口1-9-内窗口框1-10-抽气接口。
测试窗采用双层玻璃窗结构，内外窗口之间抽真空，内外镜框之间连接用一层隔热垫隔开，避免了单层窗口的漏热率高、存在温度梯度以及在低温试验中结露的问题。测试窗口组件要求严格密封，在此用到橡胶密封来实现。
光纤跳线由于其结构的特殊性，无法在接口和保护套上实现密封，为此要实现光纤进出测试腔的密封，必须要将跳线剥至涂覆层，密封接口结构设计见图7所示。
图中，15-1-光纤接口15-2-光纤接口固定板15-3-测试腔光纤接口法兰15-4-密封胶15-5-光纤跳线15-6-灌胶孔15-7-保护套。
在测试腔光纤接口法兰15-3中准备好用于密封的光纤，此光纤一端通过连接法兰与测试腔内光纤连接，另一端与激光器(或其他设备)连接，事先在光纤适当位置(胶槽位置)剥去保护套15-7，露出涂覆层。通过灌胶孔15-6往预留的胶槽里注入密封胶15-4，固化后起到密封的作用。光纤出线接口15通过光纤接口固定板15-2和测试腔光纤接口法兰15-3固定。
本实施例的高低温真空光学试验箱实物制造如下：主箱体与动力源分离，隔离振动；测试窗口位于箱体两侧，变温系统采用蒸发器(加热管)强制对流来实现，相应接口满足设计要求。
相关技术指标：
内容积：900mm(宽)×800mm(高)×600mm(深)。
温度范围：-70℃～120℃。
真空度：优于200Pa，漏气率＜1Pa/min。
升/降温速率：+20℃～120℃≤100min；+20℃～-70℃≤120min。
温度均匀度：优于±1℃。
使用方法如下：
产品安装于试验箱内工作平台上，测试设备(如干涉仪、平行光管等)置于箱外实验台上，测试光路经过试验箱上的窗口来实现检测，不同产品的检测光路不同，大体有两种方式：两块窗口工作模式和一块窗口工作模式，需要根据具体的待测光学系统来选择。
测试一般过程为：常温下搭建完测试光路后，记录下测试条件和测试数据；升/降温，同时风机运行，提高对流效率，利于温度均化；到达目标温度(或超调)后，抽真空；关闭所有振动源，稳定一段时间，开始记录测试条件(各点温度数据、真空度)，完成目标测试，记录数据。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。
Claims (7)
1.一种高低温真空光学试验箱，其特征在于：包括测试窗口(1)、外壁(2)、保温层(4)、内壁(5)、工作平台(12)、储温铝片组(11)和测试真空腔(19)，所述外壁(2)、内壁(5)置于所述保温层(4)的外侧和内侧，所述测试真空腔(19)采用铝合金加工制造，所述测试真空腔(19)内设有加热管(7)、蒸发器(8)，所述工作平台(12)置于所述测试真空腔(19)内部中心位置，所述储温铝片组(11)置于所述测试真空腔(19)的后壁或侧壁。
2.根据权利要求1所述的高低温真空光学试验箱，其特征在于：还设有观察镜头(3)，所述观察镜头(3)分别设置于所述保温层(4)上和所述测试真空腔(19)的箱门(18)上，所述测试窗口(1)安装在所述测试真空腔(19)的两侧壁，光路平行于所述箱门(18)，在所述测试真空腔(19)的侧壁上设计有出线孔(9)、进出气孔(10)、抽气孔(13)、电出线接口(14)、光纤出线接口(15)。
3.根据权利要求2所述的高低温真空光学试验箱，其特征在于：所述电出线接口(14)采用气密封航空插头作为转接件。
4.根据权利要求2所述的高低温真空光学试验箱，其特征在于：所述光纤出线接口(15)通过光纤接口固定板(15-2)和测试腔光纤接口法兰(15-3)固定。
5.根据权利要求1所述的高低温真空光学试验箱，其特征在于：所述测试真空腔(19)的后壁和侧壁均安装有所述储温铝片组(11)。
6.根据权利要求1所述的高低温真空光学试验箱，其特征在于：所述测试窗口(1)采用双层玻璃窗结构，内外窗口之间抽真空，内外镜框之间连接用一层隔热垫隔开。
7.根据权利要求6所述的高低温真空光学试验箱，其特征在于：所述测试窗口(1)由外窗口(1-4)和内窗口(1-8)构成，所述外窗口(1-4)安置于外窗口框(1-1)上，所述内窗口(1-8)安置于内窗口框(1-9)上，所述测试窗口(1)上设有抽真空用的抽气接口(1-10)。
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| CN110433875A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-11-12 | 南京英田光学工程股份有限公司 | 高低温真空光学试验箱 |
| CN114637092A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-17 | 西安应用光学研究所 | 一种用于高低温试验箱的除霜除雾多光谱光学窗口装置 |
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2019
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| CN110433875B (zh) * | 2019-09-06 | 2024-06-07 | 南京英田光学工程股份有限公司 | 高低温真空光学试验箱 |
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