一种耐高温大动态调节范围的电动光阑制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，包括光阑底板、光阑顶板，光阑底板的滑槽中滑动安装有光阑滑板，光阑滑板朝向上、下通光孔之间的一端设计为指数函数曲线形状的切口，光阑滑板由步进电机驱动能够滑动至切口遮盖在上、下通光孔之间。本发明专利技术采用原创的光阑滑板指数函数曲线形状的切口，可以实现大动态范围调节。本发明专利技术部分部件创新的采用耐高温隔热材料（聚酰亚胺材料），有效保护步进电机等核心部件。光阑底板采用散热片式设计，可有效将光阑口传导过来的热量散除。本发明专利技术电机采用步进式电机，位置精度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温大动态调节范围的电动光阑
本专利技术涉及光阑领域，具体是一种耐高温大动态调节范围的电动光阑。
技术介绍
目前市面上所用的电动光阑多为彩虹光阑，彩虹光阑由电机、涡轮蜗杆及光阑板组成，由于机械结构限制，彩虹光阑调节范围均在3个量级以内。随着基于等色温调节技术的大动态范围可调节辐射定标光源的发展，等色温调节要求最小开口面积比要达到10-5的要求，即需要5个量级的大动态调节范围的电动光阑，然而目前电动光阑的调节范围无法满足使用要求。与此同时，光源设备随着科技的发展及实际需要，功率逐步提升，迫切需要适用于大功率光源的耐高温电动光阑。现有技术光阑存在的问题主要有以下几点：1.目前市面上的电动光阑均为小动态范围调节，调节范围均在3个量级(约为千倍通光面积比，即最大通光面积与最小通光面积比为1000:1)达不到5个量级的调节范围(十万倍通光面积比，即最大通光面积与最小通光面积比为100000:1)不能满足大动态范围调节的光源的需要。2.目前现有电动光阑受电机工作温度的限制，安装位置耐受温度较低，根据热量传输计算光阑口温度不应超过100℃，因而无法在大功率温度高的光源中使用。3.光阑应能够实现自动控制，量化位置指标，提高光阑位置精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，以解决现有技术光阑存在的调节范围小的问题。一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：包括长边沿X向且呈水平的光阑底板，光阑底板顶部成型有长边沿X向的滑槽，滑槽的槽底位于X向一端设有竖直贯通光阑底板的下通光孔，光阑底板上盖合连接有光阑顶板，光阑顶板对应下通光孔位置设有与下通光孔同轴连通且大小相同的上通光孔，所述光阑底板的滑槽中沿X向滑动安装有光阑滑板，光阑滑板在Y向宽度大于上、下通光孔的直径，光阑滑板的X向一端朝向上、下通光孔之间，且光阑滑板朝向上、下通光孔之间的一端设计为指数函数曲线形状的切口，光阑底板X向另一端外安装有驱动光阑滑板运动的步进电机，光阑滑板由步进电机驱动能够滑动至切口遮盖在上、下通光孔之间。所述的一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：光阑滑板切口形状的指数函数曲线由构成连续曲线一的第一切口曲线、第二切口曲线，以及构成连续曲线二的第三切口曲线、第四切口曲线构成，连续曲线一、连续曲线二关于X轴对称，且连续曲线一中第一切口曲线与连续曲线二中第三切口曲线关于X轴对称，连续曲线一中第二切口曲线与连续曲线二中第四切口曲线关于X轴对称，所述第一切口曲线在X-Y坐标系中的函数表达式为：所述第二切口曲线在X-Y坐标系中的函数表达式为：其中，R为电动光阑上、下通光孔半径，a的值取0～1范围内，即0＜a＜1，当a的取值趋于0值时，曲线一及曲线二沿X方向变短，同等开口面积比的情况下光阑滑板的滑动调节步长变小，这不利于光阑滑板的滑动调节步长的精确调节。当a的取值趋于1值时，曲线一及曲线二沿X方向变长，同等开口面积比的情况下光阑滑板的滑动调节步长变大，这虽然有利于大动态范围的调节，但是光阑滑板的尺寸会变长，在空间安装尺寸受限的实际工程应用中无法安装。光阑滑板的滑动调节步长的精度是由步进电机步距角及丝杆导程决定的。综上，需要依据实际的安装空间及光阑滑板的滑动调节步长的精度合理确定a的取值。通常实际工程应用中取a＝0.75～0.85。例如：通光孔径为50mm，那么R＝25mm，取a＝0.8，电机机身长度L1＝85mm，步进电机步距角0.09°，丝杆导程1mm；考虑到线性轴承、滑块及各支座等结构件的安装尺寸，光阑底板尺寸L2＝335mm，所以耐高温大动态调节范围的电动光阑在X方向上的安装空间应大于L1+L2＝85+335＝420mm。综上，应依据结构紧凑设计原则及光阑滑板的滑动调节步长的精度来合理选取a的值。所述的一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：所述光阑顶板远离上通光孔的X向一侧设有滑道，滑道长边沿X向，滑道上下贯通光阑顶板，所述光阑滑板顶面连接有向上穿出滑道的滑块座，滑块座中固定有滑块，滑道朝向上通光孔的一端方向上的光阑顶板顶面设置有丝杆支座，丝杆支座中转动安装有中心轴沿X向的丝杆，所述步进电机输出轴通过联轴器与丝杆远离丝杆支座的一端传动连接，丝杆上通过螺纹装配有线性轴承，由线性轴承与丝杆构成丝杠螺母副，所述滑块与线性轴承固定连接。所述的一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：所述丝杆支座中俯仰转动安装有俯仰块，所述丝杆一端通过过渡接头转动连接于俯仰块，且过渡接头和俯仰块采用不同材料制成。所述的一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：所述步进电机通过电机支架安装于光阑底板X向另一端外，且光阑底板与电机支架之间设有电机支架隔热板。所述的一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：所述光阑底板底面设计为散热片结构。所述的一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：所述光阑顶板顶面设置有同轴连通在上通光孔孔口处的安装套筒。所述的一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：所述丝杆支座、滑块座均采用耐高温隔热材料制成。与现有技术相比，本专利技术的优点为：1.本专利技术采用原创的光阑滑板指数函数曲线形状的切口，可以实现大动态范围调节，即最小开口面积比10-5的5个量级的调节范围。并在微光状态下能够完成更精密的调节，这一点已经在实际使用中得到验证。目前市面上的电动光阑(最小开口面积比10-3的3个量级的调节范围)还没有如此大的调节范围。2.本专利技术部分部件创新的采用耐高温隔热材料(聚酰亚胺材料)，有效保护步进电机等核心部件，可在温度较高(理论温度200℃～250℃)的场合使用。在大功率的氙灯(目前试验功率4500W)焦点处可正常使用无故障。目前市面上的电动光阑的使用温度需低于100℃，无高温场合使用的电动光阑。3.光阑底板采用散热片式设计，可有效将光阑口传导过来的热量散除，不会造成热量积累从而损坏装置。目前还无此类带散热片的光阑。4.本专利技术电机采用步进式电机，可与工控机通信连接，实现自动控制，位置精度较高。目前国内此类光阑产品均为手动。附图说明图1是本专利技术电动光阑实际使用图图2是本专利技术耐高温大动态调整范围电动光阑装置图。图3是本专利技术耐高温大动态调整范围电动光阑装置仰视图。图4是本专利技术电动光阑内部组件图一。图5是本专利技术电动光阑滑块组件局部图。图6是本专利技术光阑滑板组件图。图7是本专利技术电动光阑内部组件图二。图8是本专利技术光阑滑板切口原理图。图9是三种切口示意图。图10是三种切口形状光阑滑板对应通光比模拟结果。图中标号为：1光阑顶板，2安装套筒，3光阑滑板，4罩壳，5步进电机，6电机支架，7电机支架隔热板，8光阑底板，9固定螺栓，10螺栓隔热套，11线性轴承，12滑块，13丝杆支座，14支座压块，15俯仰块，16过渡接头，17丝杆，18滑块座，19联轴器，20光源设备，21垫板，22螺钉，A第一切口曲线，B第二切口曲线，C第三切口曲线，D第四切口曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1-图7所示，一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，包括长边沿X向且呈水平的光阑底板8，光阑底板8顶部成型有长边沿X向的滑槽，滑槽的槽底位于X向一端设有竖直贯通光阑底板的下通光孔，光阑底板8上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：包括长边沿X向且呈水平的光阑底板，光阑底板顶部成型有长边沿X向的滑槽，滑槽的槽底位于X向一端设有竖直贯通光阑底板的下通光孔，光阑底板上盖合连接有光阑顶板，光阑顶板对应下通光孔位置设有与下通光孔同轴连通且大小相同的上通光孔，所述光阑底板的滑槽中沿X向滑动安装有光阑滑板，光阑滑板在Y向宽度大于上、下通光孔的直径，光阑滑板的X向一端朝向上、下通光孔之间，且光阑滑板朝向上、下通光孔之间的一端设计为指数函数曲线形状的切口，光阑底板X向另一端外安装有驱动光阑滑板运动的步进电机，光阑滑板由步进电机驱动能够滑动至切口遮盖在上、下通光孔之间。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：包括长边沿X向且呈水平的光阑底板，光阑底板顶部成型有长边沿X向的滑槽，滑槽的槽底位于X向一端设有竖直贯通光阑底板的下通光孔，光阑底板上盖合连接有光阑顶板，光阑顶板对应下通光孔位置设有与下通光孔同轴连通且大小相同的上通光孔，所述光阑底板的滑槽中沿X向滑动安装有光阑滑板，光阑滑板在Y向宽度大于上、下通光孔的直径，光阑滑板的X向一端朝向上、下通光孔之间，且光阑滑板朝向上、下通光孔之间的一端设计为指数函数曲线形状的切口，光阑底板X向另一端外安装有驱动光阑滑板运动的步进电机，光阑滑板由步进电机驱动能够滑动至切口遮盖在上、下通光孔之间。2.根据权利要求1所述的一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：光阑滑板切口形状的指数函数曲线由构成连续曲线一的第一切口曲线、第二切口曲线，以及构成连续曲线二的第三切口曲线、第四切口曲线构成，连续曲线一、连续曲线二关于X轴对称，且连续曲线一中第一切口曲线与连续曲线二中第三切口曲线关于X轴对称，连续曲线一中第二切口曲线与连续曲线二中第四切口曲线关于X轴对称，所述第一切口曲线在X-Y坐标系中的函数表达式为：所述第二切口曲线在X-Y坐标系中的函数表达式为：其中，R为电动光阑上、下通光孔半径，a的值取0～1范围内(即0＜a＜1)，当a的取值趋于0值时，曲线一及曲线二沿X方向变短，同等开口面积比的情况下光阑滑板的滑动调节步长变小，这不利于光阑滑板的滑动调节步长的精确调节，当a的取值趋于1值时，曲线一及曲线二沿X方向变长，同等开口面积比的情况下光阑滑板的滑动调节步长变大，这虽然有利于大动态范围的调节，但是光阑滑板的尺寸会...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳伟，陈洪耀，刘辉，司孝龙，张黎明，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34