[发明专利]一种低能耗控温杜瓦

说明书

技术领域

本发明涉及一种杜瓦瓶，具体涉及一种低能耗控温杜瓦。

背景技术

目前，红外探测器一般安装在杜瓦瓶内使用，在杜瓦瓶内灌注液氮，以提高探测器的检测灵敏度，在使用中，往往要知道探测器灵敏度与温度的关系，在工程中最常用的要实现100-170K温区工作范围，这就需要控温杜瓦瓶来实现，一般的控温杜瓦瓶采用两种方式来实现：第一种是在探测器的冷面边缘加一个加热电阻，第二种是结合加热电阻，同时在加液筒内安装一个升降滑竿控制液氮的注入量。第一种方式是靠电阻发热来升高温度的，由于冷面接近液氮温度，升温将耗损大量的液氮且温度不能精确控制，第二种方式是用辅助滑竿控制液氮的注入量，控制不同温度时，调节滑竿的高度。上述两种方式在使用上存在明显不足，第一种能耗太大，第二种滑竿的高度较难控制，另外液氮沿滑竿底盘的注入量具有不确定性，较难实现精确控温，以上这些给控温杜瓦的使用带来诸多不便。

发明内容

本发明解决的技术问题是，通过加热电阻实现控温的方式存在能耗过大的问题，而同时利用加热电阻和滑竿控制液氮的注入量实现控温的方式存在控温复杂和不够精确的问题。为了满足应用需求，克服现有控温杜瓦瓶使用上的不便，本发明提出一种低能耗控温杜瓦瓶。

本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：在冷面与内胆之间插入一块低传热板，将冷面设计为可拆卸实心面，在冷面的底面安装加热片，冷面上表面圆周上安装接线插头及测温元件，形成控温杜瓦瓶。它用电流输出型PID高精度温度控制器对杜瓦瓶进行温度控制，构成温度可控制变温杜瓦瓶。

本发明的有益效果是，将冷面用低传热板与内胆隔开，避免了内筒冷量对冷面的直接降温，调节低传导板的厚度可控制变温温区的范围，减少了加热片工作时液氮的大量耗损，冷面底下的加热片配合温度控制器可实现温度的精确控制，红外探测器是一种微弱信号检测器，电流输出型控制器能避免开关型控制器对红外探测器的干扰，本实例控温杜瓦的实现范围为100K-170K，其精度为±0.1K，该控温杜瓦已用于风云系列卫星用红外探测器芯片的变温性能测试。

附图说明

图1是本发明的控温模块结构图。

图2是本发明的整体杜瓦结构图

图3是本发明的温控仪原理图。

图1中：1.控温模块，2.杜瓦窗口，3.测温接口，4.加热接口，5.杜瓦控温仪，6.杜瓦内筒，7.杜瓦外筒。

图2中：1-1.杜瓦冷面，1-2.测温元件，1-3.加热片，1-4.低传热板，1-5.杜瓦冷块，1-6.杜瓦过渡冷头，1-7.接线柱。

本发明的杜瓦特点是在常规测试杜瓦上增加如图2所示的控温模块，控温模块1安装在如图1所示的杜瓦结构中，杜瓦低传热板1-4安装于内筒6与杜瓦冷面1-1之间，低传热板1-4采用导热差的材料，以增加内筒7与杜瓦冷面1-1的热阻，缓冲传热速率，降低液氮耗损，加热片1-3采用与杜瓦冷面1-1等圆的薄膜发热元件，使冷面升温均匀，提高温控精度，一次注入液氮后，即可长时间控制在设定的温度点上。

具体实施方式：

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

在图1中，图2的整个控温模块安装在杜瓦侧面部位，其中杜瓦过渡冷块1-6直接与杜瓦内的液氮接触，测温元件1-7和加热片1-3通过测温接口1-3和加热接口1-4与杜瓦控温仪1-5连接在一起，整个杜瓦采用真空密封焊接，当杜瓦真空排气后灌入液氮就可以利用控温仪5进行控温。

在图2中，杜瓦过渡冷块1-6和杜瓦冷块1-5通过沉孔螺丝的方式固定在一起，然后依次在杜瓦冷块1-5安装低导热板1-4和加热片1-3，低导热板采用导热差的材料，诸如PVC、环氧板、塑料和纸等，并且低导热板1-4和加热片1-3通过杜瓦冷块1-5和杜瓦冷面1-1之间的压力固定在一起，杜瓦冷块1-5和杜瓦冷面1-1通过直孔螺丝固定，测温元件1-2采用DW-3胶安装到冷面上，接线柱通过玻璃珠焊接在冷面上，以便加热片1-3、测温元件1-2和红外探测器引线从杜瓦中引出。

图3中：M为数字式电流输出型PID智能控制温度面板表，T为功率晶体管，R1、R2为电阻，1-4为加热片，D1、D2为二极管，C为滤波电容器，T为变压器，AL1为过热保护开关，A为电流表，V为电压表，1-2为测温元件。

杜瓦控温仪的采用PID电流输出方式控温，如图3，电源220伏经变压器T降压、二极管D整流、电容器C滤波后输出25V直流电压，加于晶体管T集电极限流电阻R2上，温度面板表M为K温度指示，温度显示范围73.1-322.9K，温度由杜瓦内的测温元件D测试，表的控制输出为0-20mA，由电阻R1的电压降来驱动晶体管T的导通与否，电流表A、电压表V分别显示加热片上的电流与电压，控制器的开关端AL1作杜瓦超温紧急断电保护。当冷面未达到设定温度时，液氮对冷面进行降温，在接近设定温度点时，表M开始输出控制电流，对加热片RL加热，视实际温度与设定温度的大小而输出不同的电流，温差大输出电流大，温差小输出电流小，直至有一个相对稳定的电流控制在设定温度点上，无明显电流跳变干扰，RL接在接地端处能减小外部的干扰，该电路能实现杜瓦在100-170K的精密温度控制。