CN2613043Y - 带有自动补液氮的红外探测器老化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有自动补液氮的红外探测器老化装置，包括：低温杜瓦、储液罐、连结储液罐和低温杜瓦的输液管及自动控制补液部分。自动控制补液部分由PC机和与PC机连结的电源控制器、报警器组成。PC机通过低温杜瓦内的测温传感器和储液罐内的测温传感器采集的温度信息控制装置自动补液。本装置的最大优点是可以减少人工照看次数，至少可由原来的每天两次减少到现在的每三天一次。其次由于该装置设置了老化红外探测器环境温度测量与报警功能使得其更安全可靠。

Description

带有自动补液氮的红外探测器老化装置

技术领域

本实用新型涉及红外探测器的老化装置，具体是指带有自动补液氮的红外探测器老化装置。

背景技术

红外探测器制备完毕后通常需要放在低温杜瓦冷头上进行通电老化，老化时间一般需五六十天，为使冷头保持在一定的温度下，每隔几小时需对杜瓦输送液氮。液氮的输送方法一般有三种：重力输送、液泵输送和加压输送。在输送距离比较短的情况下，大多采用加压输送。加压输送具体来讲有两种：一种是使用压缩机给源容器加压，这样在源、目的容器中产生压力差，把液氮从源容器输送到目的容器中；另外一种是通过加热器加热，使源容器中一部分液氮蒸发，产生比较高的压力，使液氮输送到目的容器中。目前已有的加压输送液氮装置都需要人工现场操作，这种人工现场操作给使用者带来了很大不便。

发明内容

根据上述已有的老化装置存在的问题，本实用新型的目的是提出一种无需人工现场操作的自动输液老化装置。

本实用新型的老化装置包括：低温杜瓦1、储液罐2、连接储液罐和低温杜瓦的输液管3及自动控制补液部分。低温杜瓦1由外壳101和内胆102中间夹有真空夹层103组成。在真空夹层，内胆外底部有一冷头104，冷头上置有待老化的红外探测器4及测量红外探测器老化温度的测温传感器5。输液管3一端串过内胆盖子105进入内胆底部，另一端串过储液罐盖子201进入储液罐底部。进入内胆一段的输液管外壁上置有二只测温传感器6、7，测温传感器6置在离内胆底部1/4高度，测温传感器7置在离内胆底部3/4高度。进入储液罐一段的输液管外壁上置有测温传感器8，该测温传感器8离储液罐底部约3cm。储液罐是密封容器，储液罐盖子201上有一带电磁阀9的放气管10。储液罐内置有电阻加热片11。

控制补液部分由PC机13和与PC机连接的电源控制器12、报警器14组成。

电源控制器分别通过导线与红外探测器4、电阻加热片11和电磁阀9电学连接。测温传感器5、6、7、8分别通过导线与PC机内数据采集卡连接，见图1。

4个测温传感器的信号由PC机内数据采集卡采集，PC机根据采集的信息控制整个装置工作。低温杜瓦中输液管外壁上的两个测温传感器6、7用来判断是否需要启动输液氮或停止输液氮；冷头上的测温传感器5用来判断待老化红外探测器环境温度是否过高，过高则切断老化电流并发出报警；储液罐中输液管外壁上的测温传感器8用来判断容器内是否还有液氮，如果没有则报警提醒工作人员对储液罐加液氮。储液罐上连接的电磁阀是控制容器的密封和放气。

本自动补液老化装置的最大优点是可以减少人工照看次数。至少可由原来的每天两次减少到现在的每三天一次，这减少的次数主要由储液罐的大小决定。其次由于该装置设置了老化红外探测器环境温度测量与报警功能使得其更安全可靠。

说明书附图

图1为老化装置的结构示意图；

图2为本装置电源控制器的控制电路图；

图3为老化装置自动补液软件流程图；

图4为本装置中各传感器测得的温度与时间关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明：

根据图1所示的结构，本装置在实际工作时，首先要设定一些基本参量，即：低温杜瓦需补充液氮的温度值T_启动输液、停止补液的温度T_停止输液、表征储液罐中液氮量过少的温度T_罐加液氮、表征红外探测器老化背景温度过高的温度值T_{断老化电流}、及启动输液时间超时的计数值K₀。

这些参量值具体可以按以下方法确定：当低温杜瓦1内液氮面低于测温传感器6  0.5cm时，取此时实测的温度值作为T_启动输液，这样可以保证低温杜瓦内始终有液氮；为保证老化装置的可靠正常工作，低温杜瓦内液氮量不能过满，因此取杜瓦内液氮面低于测温传感器7  0.5cm时，实测温度作为T_停止输液；为保证储液罐2中液氮量少时提醒工作人员及时补充液氮，当储液罐2中液氮液面低于测温传感器8  0.5cm时，其对应的实测温度值就是T_罐加液氮；为防止探测器老化环境温度过高，损伤器件，设定了表征老化中红外探测器背景温度值T_{断老化 电流}，具体值可根据不同器件的要求而定，一般为90-110K；通过计算储液罐中的电阻加热片结合装置实际运行状况可以得出一个启动输液过程的最大时间，由此最大时间可以确定启动输液时间超时的计数值K₀。

图2为本装置中的电源控制电路图，由于装置中需要控制电阻加热片和电磁阀两个电压源和一个探测器老化电流源，所以控制电路由三个部分组成，每一部分控制一个电压源或电流源。它们的工作原理相似，以下以电阻加热片电路为例说明电路原理。

见图2(A)，首先对电路中器件的选取作一下说明，R1、R2和R’选用1/8W金属膜(或碳膜)电阻，二极管D选1N4007，发光二极管VD为普通φ3红色发光管，继电器K为JQX-13F-2Z，线圈电压12V，功耗≤0.9W，触点额定负载10A。

电阻加热片控制输入端是计算机通过数据采集卡的一个逻辑输出通道发出的信号，这个信号通过电阻R1和R2加到三极管VT的基极，当控制输入端为高电平，即输出电压约为+5V时，三极管VT导通，继电器K吸合，电阻加热片通电加热。当控制输入端为低电平时，数据采集卡的逻辑输出通道的输出电压太低，三极管VT截止，继电器断开，电阻加热片断电。

本装置的工作过程见图3，当T₁＞T_启动输液，即低温杜瓦内液氮面低于杜瓦1/4高度时，计算机发出启动输液的信号，电源控制器切断电磁阀电源，电磁阀关闭，同时接通电阻加热片电源，电阻加热片开始对储液罐中液氮加热，液氮输入开始；当T₂＜＝T_停止输液，即低温杜瓦内液氮面接近杜瓦3/4高度时，计算机发出停止输液的信号，此时电源控制器接通电磁阀电源，电磁阀打开释放储液罐内压力，同时电源控制器切断电阻加热片电源，液氮输入结束。每次输液启动后，计数清除上次输液计数值并开始重新计数，若在设定的计数范围内输液还没有结束，则计算机通过报警器发出报警信号，这样可以保证输液部分发生故障时能够提醒工作人员。每轮的液氮输入结束后，计算机重新判断状态T₁＞T_{启动 输液}，以准备进入下一轮输液。每次输液启动及本次输液结束时都会在相应记录文件中记下相应时间。

工作过程中任何时候若T₃＞T_{断老化电流}，计算机通过电源控制器断开红外探测器的老化电流，以防止探测器高温通电损伤。

工作过程中任何时候若T₄＞T_罐加液氮，说明储液罐内储备的液氮已经过少，此时报警器发出报警信号，提醒工作人员给储液罐加液氮。

另外装置运行过程中，计算机会把各传感器温度数据、各种报警信息、及对应时间记入文件中，这样可以通过这些数据查看某段时间系统运行情况。

图4是根据本装置记录的传感器测得的温度值绘制的温度与时间曲线图。从图4可以直观清楚的看到装置在一段时间内的运行情况。最下面一条曲线对应测温传感器8，从图中可以看到它基本是一条直线，温度值在77.5K左右，与液氮温度接近，表明这段时间内储液罐中的液氮没有发生过少的现象。上面一条曲线对应测温传感器6，这条曲线的温度变化范围是77.5K～85.5K，曲线作周期变化。每个周期末从最大温度的时刻到相邻下个周期最小温度的时刻的这段时间是一次补液过程。再上面一条曲线对应测温传感器7，曲线的变化范围最大，从77.6K～101.5K，这是因为传感器7相对于液氮面高度变化较大。最上面一条曲线对应测温传感器5，变化范围99.3K～103.4K，它的变化是由于液氮量的减少和液氮长时间与空气接触造成的。

Claims (1)

1.一种带有自动补液氮的红外探测器老化装置，包括：低温杜瓦(1)、储液罐(2)、连结储液罐和低温杜瓦的输液管(3)及自动控制补液部分；低温杜瓦(1)由外壳(101)和内胆(102)中间夹有真空夹层(103)组成；在真空夹层，内胆外底部有一冷头(104)，冷头上置有待老化的红外探测器(4)及测量红外探测器老化温度的测温传感器(5)；输液管(3)一端串过内胆盖子(105)进入内胆底部，另一端串过储液罐盖子(201)进入储液罐底部；其特征在于：

进入内胆一段的输液管外壁上置有二只测温传感器(6、7)，测温传感器(6)置在离内胆底部1/4高度，测温传感器(7)置在离内胆底部3/4高度；进入储液罐一段的输液管外壁上置有测温传感器(8)，该测温传感器(8)离储液罐底部约3cm；储液罐是密封容器，储液罐盖子(201)上有一带电磁阀(9)的放气管(10)；储液罐内置有电阻加热片(11)；

控制补液部分由PC机(13)和与PC机连接的电源控制器(12)、报警器(14)组成；

电源控制器的控制电路由控制电阻加热片和电磁阀的两个电压源和一个控制探测器老化电流源三部分组成，分别通过导线与电阻加热片(11)、电磁阀(9)和红外探测器(4)电学连接；测温传感器(5、6、7、8)分别通过导线与PC机内数据采集卡连接。

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