本发明专利技术公开了一种具有隔离与散热结构的热电制冷成像系统及其应用。所述热电制冷成像系统包括独立密封的前腔体组和散热的后腔体组，所述前腔体组的结构为：连接座10固紧连接到镜头座6上，探测器25和镜头7设置在镜头座6上，探测器25置于镜头7的后侧；所述后腔体组的结构为：电源板3连接到支架1的上端面，主处理电路板13设置在支架1的下端面，预处理电路板12设置在主处理电路13的下端，护盖4位于热电制冷成像系统的上端，护盖4的一侧留有出风槽，后盖16上留有进风槽，后盖16的进风槽和护盖4的出风槽里均设置有波导通风窗17。本发明专利技术提供的产品结构简单，散热性能可靠，能方便地搜索目标，实现强制风冷散热≥35W。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热电制冷式红外焦平面热像仪
，尤其涉及一种具有隔离与散热结构的热电制冷成像系统及其应用。
技术介绍
红外热成像是一种新型的光电探测设备。在军事和民用上被用来执行红外观察、搜索、跟踪、火力控制、制导、瞄准、侦查、无损检测、工业多光谱成像分析、资源遥感和医疗等任务。探测器组件是红外系统的核心，是探测、识别和分析物体红外信息的关键部件，在高端军事装备领域，很多红外热成像都采用制冷型探测器，其原理是通过制冷形成一个合适的低温恒温环境，以保证需要在低温下工作的电子器件或系统功能正常，提高器件的灵敏度，屏蔽或减小来自热成像系统带来的热躁声，它的优势在于灵敏度高，能够分辨更细微的温度差别，探测距离较远。热电制冷(也叫半导体制冷)器件是利用N型半导体与P型半导体组成电偶对，通入直流电后，在两种材料的结点上产生一端吸热、另外一端放热的现象，简称帕尔贴效应。吸热端温度下降，从而实现制冷，放热端温度升高，需要解决散热问题，从而实现冷端的温度恒温。能量堆积和热端温度持续升高将会导致制冷系数降低和制冷量减少，因此在热电制冷中，通过改善传热条件，采用合理的散热方式，在一定条件下，可以提高制冷器的制冷效率，同时增加制冷量。如果将制冷系统设计为多级半导体制冷器，可得到较低的冷端制冷温度，级数越多制冷温度就越低，制冷器的功耗也就越大。由于半导体制冷器的结构简单、体积小、重量轻、低成本和无振动等特点，可以有各种标准的或特殊的尺寸和布局方式可供选择，有效减小整个焦平面探测器组件的体积和重量，为整机设计提供很大的便利；由于全部为固态基构造，热电制冷器具有很高的可靠性，可以大幅提高整个探测器组件的可靠性和使用年限，其持续工作时间一般超过20年，平均故障间隔时间(MTBFs)一般会超过2000，000小时；它在工作过程中不会产生任何电子干扰信号，在运行过程中也不会产生任何噪音；热电制冷器在工作的时候只用到电能，没有任何运动的部件，这样一来，它们基本上不需要维护保养。目前，制冷型红外焦平面热成像主要采用杜瓦瓶/快速起动节流制冷器和杜瓦瓶/斯特林循环制冷器，其优点是制冷量大和制冷温度较低，缺点是振动大、可靠性低、结构相对复杂、成本也较高和使用寿命不长。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据4级结构的热电制冷式红外焦平面探测器的性能要求，设计和提供一种结构简单、散热性能好、可靠性高的具有隔离与散热结构的热电制冷成像系统及其应用。本专利技术的技术方案如下：一种具有隔离与散热结构的热电制冷成像系统，所述热电制冷成像系统包括独立密封的前腔体组I和散热的后腔体组II，所述前腔体组I包括镜头座6、镜头7、连接座10和探测器25，其中，所述连接座10固紧连接到镜头座6上，探测器25和镜头7设置在镜头座6上，探测器25置于镜头7的后侧；所述后腔体组II包括支架1、电源板3、护盖4、支板11、预处理电路板12、主处理电路板13、后盖16和波导通风窗17，其中，所述电源板3连接到支架1的上端面，主处理电路板13设置在支架1的下端面，预处理电路板12设置在主处理电路13的下端，支架1连接到支板11上，支板11连接到连接座10上，所述护盖4位于热电制冷成像系统的上端，护盖4的一侧留有出风槽，后盖16上留有进风槽，后盖16的进风槽和护盖4的出风槽里均设置有波导通风窗17。所述前腔体组I还设有矩形电连接器9和挠板8，所述矩形电连接器9通过与密封垫组合固紧在连接座10上，矩形电连接器9的一端与挠板8的信号线连接，挠板8通过接插件固定插入探测器25上；所述矩形电连接器9另一端通过信号线与预处理电路板12上的接插件连接。所述后盖16置于护盖4内，同时后盖16通过螺栓连接将护盖4压紧在连接座10上。所述后盖16上连接有输入输出插座18。所述后腔体组II还设有散热器组2，散热器组2定位固紧连接到镜头座6上，所述散热器组2包括风机19、散热连接块20、散热器21和连接板24，其中，所述风机19连接在散热连接块20上，散热连接块20固紧在散热器21的外侧，散热器21连接到连接板24的一侧，连接板24的另一侧与探测器25相连。所述散热器21上置有第一套管22和第二套管23，螺钉依次穿过散热连接块20、散热器21、第一套管22和第二套管23后固定拧紧在连接板24上，两套管起支承作用，当拧紧螺钉固紧时，散热器21不会发生变形。进一步地，所述散热器的鳍片外形为矩形、圆柱形或椭圆形；所述散热器的鳍片横截面为梯形、矩形、三角形或圆形。进一步地，所述连接板24采用黄铜材料制成，所述散热器21采用铝材制成。本专利技术还提供所述具有隔离与散热结构的热电制冷成像系统在红外成像仪器和CCD摄像机成像系统中的应用。本专利技术机理如下：本专利技术把热电制冷成像系统进行隔离设计，总体结构主要由前腔体组和后腔体组等组成。光学镜头和热电制冷探测器(4级热电制冷式短波碲镉汞320×256红外焦平面探测器)设置在前腔体组，前腔体组独立密封，高温部件和成像电路设置在后腔体组。前、后腔体之间空气不对流，也不会引入高温辐射直接或间接参与成像，以及外部杂散光光线和光能量不会引入镜头里影响成像质量。光学镜头接收远处景物的目标红外辐射，并把目标汇聚成像于探测器的焦平面上，通过探测器完成光电转换，经过预处理电路和主处理电路等进行电信号处理，从输入输出插座输出视频信号，最后把目标景物图像显示在显示器上，进而被处理成可见图像。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术在工作温度稳定性、制冷时间、电磁兼容性、可靠性和散热性能等方面满足该型热像仪的指标要求，产品通过实际使用证明探测器工作良好，产品结构简单和紧凑，散热性能可靠，能方便地搜索目标，本专利技术的散热系统结构设计实现强制风冷散热≥35W。附图说明图1为本专利技术所提供的热电制冷成像的纵截面结构示意图；图2为所述热电制冷成像的全剖示意图；图3为散热器组的结构示意图；图4为散热器的立体结构简图；图5为散热器的针状矩形鳍片示意图；图6为散热器的辐射状圆柱形鳍片示意图；图中箭头方向表示风向，图中标记：1-支架，2-散热器组，3-电源板，4-护盖，6-镜头座，7-镜头，8-挠板，9-矩形电连接器，10-连接座，11-支板，12-预处理电路板，13-主处理电路板，14-双头螺柱，15-螺杆，16-后盖，17-波导通风窗，18-输入输出插座，19-风机，20-散热连接块，21-散热器，22-第一套管，23-第二套管，24-连接板，25-探测器，26-十字槽沉头螺钉，27-鳍片，28-圆柱销，30-出口槽，31-进口槽。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。实施例1如图1～图4所示，所述具有隔离与散热结构的热电制冷成像系统包括：支架1，散热器组2，电源板3，护盖4，镜头座6，镜头7，挠板8，矩形电连接器9，连接座10，支板11，预处理电路板12，主处理电路板13，双头螺柱14，螺杆15，后盖16，波导通风窗17，输入输出插座18，风机19，散热连接块20，散热器21，第一套管22，第二套管23，连接板24，探测器25，十字槽沉头螺钉26，圆柱销28。热电制冷成像系统主要由前腔体组Ⅰ和后腔体组Ⅱ等组成；把热电制冷成像光电系统进行隔离设计，光学镜头7和热电制冷探测器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有隔离与散热结构的热电制冷成像系统，其特征在于，所述热电制冷成像系统包括独立密封的前腔体组(I)和散热的后腔体组(II)，所述前腔体组(I)包括镜头座(6)、镜头(7)、连接座(10)和探测器(25)，其中，所述连接座(10)固紧连接到镜头座(6)上，探测器(25)和镜头(7)设置在镜头座(6)上，探测器(25)置于镜头(7)的后侧；所述后腔体组(II)包括支架(1)、电源板(3)、护盖(4)、支板(11)、预处理电路板(12)、主处理电路板(13)、后盖(16)和波导通风窗(17)，其中，所述电源板(3)连接到支架(1)的上端，主处理电路板(13)设置在支架(1)的下端，预处理电路板(12)设在主处理电路(13)的下端，支架(1)连接到支板(11)上，支板(11)连接到连接座(10)上；所述护盖(4)位于热电制冷成像系统的上端，护盖(4)的一侧留有出风槽，后盖(16)上留有进风槽，后盖(16)的进风槽和护盖(4)的出风槽里均设置有波导通风窗(17)。
【技术特征摘要】
2016.07.29 CN 20161060846691.一种具有隔离与散热结构的热电制冷成像系统，其特征在于，所述热电制冷成像系统包括独立密封的前腔体组(I)和散热的后腔体组(II)，所述前腔体组(I)包括镜头座(6)、镜头(7)、连接座(10)和探测器(25)，其中，所述连接座(10)固紧连接到镜头座(6)上，探测器(25)和镜头(7)设置在镜头座(6)上，探测器(25)置于镜头(7)的后侧；所述后腔体组(II)包括支架(1)、电源板(3)、护盖(4)、支板(11)、预处理电路板(12)、主处理电路板(13)、后盖(16)和波导通风窗(17)，其中，所述电源板(3)连接到支架(1)的上端，主处理电路板(13)设置在支架(1)的下端，预处理电路板(12)设在主处理电路(13)的下端，支架(1)连接到支板(11)上，支板(11)连接到连接座(10)上；所述护盖(4)位于热电制冷成像系统的上端，护盖(4)的一侧留有出风槽，后盖(16)上留有进风槽，后盖(16)的进风槽和护盖(4)的出风槽里均设置有波导通风窗(17)。2.如权利要求1所述的具有隔离与散热结构的热电制冷成像系统，其特征在于，所述前腔体组(I)还设有矩形电连接器(9)和挠板(8)，所述矩形电连接器(9)通过与密封垫组合固紧在连接座(10)上，矩形电连接器(9)的一端与挠板(8)的信号线连接，挠板(8)通过接插件固定插入探测器(25)上；所述矩形电连接器(9)另一端通过信号线与预处理电路板(12)上的接插件连接。3.如权利要求1所述的具有隔离与...
【专利技术属性】
技术研发人员：阮俊龙，杨帆，李婕，阮俊峰，赵银军，阮长明，王敏，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：云南;53
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