一种电控可变光阑杜瓦制造技术

本专利公开了一种电控可变光阑杜瓦，由内外金属圆柱筒组成的真空密封容器，在杜瓦窗口下面安装由步进电机、传动齿轮、手动可变光阑组成的电控可变光阑模块。该杜瓦以步进电机作为驱动单元，通过传动齿轮改变可变光阑的孔径，从而控制杜瓦的背景通光量。电动可控光阑杜瓦的优点在于通过控制步进电机的步长和步数可以精确控制杜瓦的孔径光阑，以适合不同红外探测器组件对于不同孔径光阑的要求和红外探测器组件测试对于可变背景通光量的具体要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利公开了ー种探测器用电控可变光阑杜瓦，特别是一种用于精确控制光阑孔径的杜瓦结构。
技术介绍
探測器在航天和军事等领域有广泛的应用，孔径光阑是探測器杜瓦组件的ー个重要參数，理论分析表明光阑视场角越小，探測器的探測率越大。传统的探測器杜瓦组件和探测器测试杜瓦的孔径光阑都采用固定的光阑，测试不同背景辐射通量对于探測器的影响需要不断改变光阑孔径，采用传统的杜瓦需要重复升降温和更换不同孔径光阑，耗费大量时间和人力，而手动可变光阑杜瓦只能满足低精度的光阑孔径改变。随着探测器组件的发展，双波段和多波段探测器组件需要实时改变孔径的光阑。电动可变光阑杜瓦是ー种可以实现精确改变孔径光阑的杜瓦结构，它能够很好的解决探测器组件测试背景辐射通量对探测器性能的影响和双波段和多波段探測器组件对于可变光阑的需求。国外已经成功研发超声电机驱动可变光阑的杜瓦组件，并且可变孔径光阑已经成为评价第三代红外探測器器组件的ー项重要指标。超声电机价格昂贵和市场普及率低，国内尚无电控可变光阑杜瓦的相关产品，本专利采用微型步进电机驱动可变光阑，实现精确控制光阑孔径，对探测器组件测试和多波段探測器组件应用具有重要的意义。
技术实现思路
本专利的解决的技术问题是传统杜瓦改变光阑孔径需要重复升降温和更换不同孔径光阑，手动可变光阑杜瓦无法精确改变光阑孔径，而电动可变光阑杜瓦需要解决电学和机械等方面一系列问题，首先红外探測器用杜瓦需要提供低温工作环境，而微型步进电机不能在低温下工作，其次微型步进电机无法直接机械驱动可变光阑孔径改变。为了克服以上问题，本专利提出ー种电控可变光阑杜瓦。本专利解决的技术问题所采用的技术方案是可变光阑采用涡轮叶片结构，表面发黑，减小社瓦的杂散光，整个可变光阑可以经受长期的改变光阑孔径。以微型步进电机作为可变光阑模块的驱动元件，步进电机带有齿轮结构，同时在步进电机和可变光阑之间增加ー个传动齿轮，实现步进电机间接驱动可变光阑，步进电机齿轮和传动齿轮啮合在一起，传动齿轮和手动可变光阑之间通过定位销相互形成ー个整体。在杜瓦冷头和步进电机之间増加一块绝热板，同时传动齿轮采用导热差的材料制作，使杜瓦冷头上的冷量无法直接传递给步进电机。步进电机的引线通过电机接ロ从杜瓦引出与步进电机驱动模块连接，以便电控整个可变光阑模块。本专利是ー种电控可变光阑杜瓦，由杜瓦内筒8杜瓦外筒9金属圆柱筒组成的真空密封容器，杜瓦过渡冷头4上顺序安装杜瓦冷头1-9、可变光阑支架1-8、可变光阑1-7、传动齿轮1-5、绝热板1-3、步进电机1-2，其特征是，传动齿轮1-5与可变光阑1-7通过定位销1-6连接成一个传动整体，步进电机1-2驱动传动齿轮1-5，然后带动可变光阑1-7改变可变光阑孔径1-7-1，步进电机1-2与传动齿轮1-5通过齿轮啮合。所述的可变光阑1-7为涡轮叶片结构，表面发黑，可变光阑控制点1-7-4控制涡轮叶片转动和方向，实现不同光阑孔径的改变。 所述的绝热板1-3和传动齿轮1-5采用塑料或聚四氟こ烯导热差的材料。所述的杜瓦窗ロ 3采用ZnSe红外材料。本专利的有益效果是，传动齿轮利用导热差材料制作绝热板和传动齿轮隔离杜瓦冷头和步进电机，避免步进电机低温工作，满足红外探测器组件对于杜瓦低温下改变光阑孔径的要求。步进电机通过传动齿轮间接驱动手动可变光阑，步进电机的控制模块可以通过控制步进电机的步长和歩数可以精确改变可变光阑的孔径，满足背景辐射对红外探測器性能影响的测试要求。附图说明图1为电动可变光阑杜瓦结构图。图2为电控可变光阑模块结构图。图3为可变光阑结构图。图1中1.电控可变光阑模块，2.驱动结构，3.杜瓦窗ロ，4.杜瓦过渡冷头，5.步进电机电学接ロ，6.控制信号，7.步进电机控制模块，8.杜瓦内筒，9.杜瓦外筒图2中ト1.固定环，ト2.步进电机，ト3.绝热板，ト4.电机齿轮，ト5.传动齿轮，1-6定位销，1-7.可变光阑，1-8可变光阑支架，1-9.杜瓦冷头。本专利的杜瓦特点是在常规测试杜瓦上增加如图2所示的电控可变光阑模块1，在图1中，步进电机1-2通过齿轮或螺杆螺栓等驱动结构2驱动可变光阑1-7，从而改变可变光阑孔径，步进电机控制模块7通过步进电机电学接ロ 5控制步进电机1-2，步进电机安装在绝热板1-3上，同时绝热板1-3和传动齿轮1-5采用导热差的材料制作，杜瓦冷头1-9上的冷量就不能直接传递到步进电机1-2，保证步进电机1-2能够在杜瓦低温环境下工作。具体实施方式图2的整个结构安装在如图1的电控可变光阑模块I的位置，步进电机控制模块7发出可控制信号6通过步进电机电学接ロ 5驱动电控可变光阑模块I的光阑孔径改变，杜瓦窗ロ 3和电控可变光阑模块I共同实现红外探測器所需的背景通光量，杜瓦窗ロ采用ZnSe红外材料，杜瓦外壳和内部支撑材料选用不锈钢材料,整套系统结构稳定,加工方便。在图2中，步进电机1-2通过螺丝固定在绝热板1-3上，绝热板1-3亦通过螺丝固定在可变光阑支架1-8上，可变光阑1-7通过固定环1-1固定在可变光阑支架1-8上，传动齿轮1-5通过定位销1-6与可变光阑1-7的控制点连成ー个整体，传动齿轮1-5的转动实现可变光阑1-7的孔径的改变，电机齿轮1-4和传动齿轮1-5啮合在ー个，步进电机1-2的转动带动传动齿轮1-5的转动，传动齿轮1-5带动定位销1-6最終带动可变光阑1-7孔径的改变，可变光阑支架1-8和绝热板1-3中间镂空，避免阻挡入射光，其中绝热板1-3和传动齿轮1-5采用导热差的材料，诸如塑料、聚四氟こ烯等，避免杜瓦冷头1-9的冷量直接传到步进电机1-2上，整个可变光阑支架1-8结构采用不锈钢材料支撑整个电控可变光阑模块，可变光阑支架1-8通过螺丝固定到杜瓦冷头1-9上，杜瓦冷头1-9采用导热性良好的紫铜材料，探测器组件可安装在杜瓦冷头1-9上，整个模块抽成真空后，就可以为探測器提供一个可变光阑的结构。图3中1-7-1.可变光阑孔径，1-7-2.光阑最大孔径，1-7-3.涡轮叶片，1-7-4.可变光阑控制点，1-5.传动齿轮，1-6定位销。在图3中，可变光阑采用涡轮叶片1-7-3结构，表面发黑，减小系统的杂散光，可变光阑控制点1-7-4的滑动可改变涡轮叶片的转动和转动方向，实现可变光阑孔径1-7-1大小改变。传动齿轮1-5和可变光阑1-7采用定位销1-6相互结合在一起，传动齿轮的转动通过定位销1-6传递到可变光阑的控制点，然后改变可变光阑孔径，可变光阑具有光阑最大孔径1-7-2，整个结构稳定，能够经受长期的可变光阑孔径改变。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电控可变光阑杜瓦，由杜瓦内筒(8)杜瓦外筒(9)金属圆柱筒组成的真空密封容器，杜瓦过渡冷头(4)上顺序安装杜瓦冷头(1?9)、可变光阑支架(1?8)、可变光阑(1?7)、传动齿轮(1?5)、绝热板(1?3)、步进电机(1?2)，其特征是，传动齿轮(1?5)与可变光阑(1?7)通过定位销(1?6)连接成一个传动整体，步进电机(1?2)驱动传动齿轮(1?5)，然后带动可变光阑(1?7)改变可变光阑孔径(1?7?1)，步进电机(1?2)与传动齿轮(1?5)通过齿轮啮合。

【技术特征摘要】
1.一种电控可变光阑杜瓦，由杜瓦内筒⑶杜瓦外筒(9)金属圆柱筒组成的真空密封容器，杜瓦过渡冷头⑷上顺序安装杜瓦冷头(1-9)、可变光阑支架(1-8)、可变光阑(1-7)、 传动齿轮(1-5)、绝热板(1-3)、步进电机(1-2)，其特征是，传动齿轮(1-5)与可变光阑 (1-7)通过定位销(1-6)连接成一个传动整体，步进电机(1-2)驱动传动齿轮(1-5)，然后带动可变光阑(1-7)改变可变光阑孔径(1-7-1)，步进电机(1-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，陈安森，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：