可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统技术方案

本实用新型专利技术属于中波制冷型红外成像系统，为了解决中波制冷型红外成像系统在温度高时影响成像质量，现有被动热控装置又不适用于制冷型红外成像系统的技术问题，提供可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统，壳体套设于中波红外光学镜头之外，壳体的前端通过窗座密封安装有红外光学窗口，后端与中波红外探测器外表面之间密封连接，在红外光学窗口、中波红外光学镜头、中波红外探测器和壳体之间形成密封腔体；第一垫块安装于L型支座和中波红外探测器的制冷机之间；第二垫块安装于底座和L型支座之间；热管一端穿插于第一垫块内，另一端穿插于第二垫块内。

Middle wave cooled infrared imaging system with passive temperature control

【技术实现步骤摘要】
可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统
本技术属于中波制冷型红外成像系统，具体涉及可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统。
技术介绍
在环境温度-70℃～+70℃的情况下，对中波波段的暗弱目标进行远距离和大范围探测时，成像系统自身热辐射在像面产生的照度将随着成像系统工作温度的升高而增大，系统背景噪声也随之增大，信噪比随之减小，经分析，系统工作温度需控制在特定的温度以下，才能满足信噪比要求，同时也受到装机体积、承重、功耗和成像系统视场角等因素限制。因此，需要对中波红外成像系统进行被动温控处理，且要保证一定的控温精度，使其工作在最佳温度内，以保证探测效果。在成像系统被动热控方面，申请号为201010184943.6的专利中公开了一种对可见光相机进行保温处理的技术方案，但由于该方案会造成红外系统冷反射，以及封装不适用于制冷探测器的问题，因此该方案不适用于在制冷型红外成像系统中使用。
技术实现思路
本技术的主要目的是在于解决中波制冷型红外成像系统在温度较高时会影响成像质量，而现有被动热控装置又不适用于制冷型红外成像系统的技术问题，提供可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统，包括中波红外探测器、中波红外光学镜头，其特殊之处在于，还包括传热组件、壳体、底座和套设在所述中波红外探测器之外的L型支座；所述壳体套设于中波红外光学镜头之外，壳体的前端通过窗座密封安装有红外光学窗口，后端与中波红外探测器外表面之间密封连接，在中波红外光学镜头、中波红外探测器和壳体之间形成密封腔体；壳体上安装有真空阀和真空计；壳体固定于底座上；所述传热组件包括第一垫块、第二垫块和热管；第一垫块安装于L型支座和中波红外探测器的制冷机之间；第二垫块安装于底座和L型支座之间；热管一端穿插于第一垫块内，另一端穿插于第二垫块内。进一步地，所述壳体外包覆有复合隔热层，可根据实际需要选择复合隔热层的包覆层数，也可以选择其他隔热材料或隔热方式进行保温。进一步地，所述第一垫块的底部设有多个第一凸台；所述L型支座的底面设有多个第二凸台。凸台的设置减小了接触面积，减少热量传递，也可采用其他如支撑架的方式，只要能够减小接触面积即可。进一步地，所述红外光学窗口与中波红外光学镜头轴线呈95°夹角。进一步地，所述壳体与中波红外探测器之间通过柔性焊接波纹管法兰连接，L型支座固定于柔性焊接波纹管法兰上；所述柔性焊接波纹管法兰与壳体之间设有铟丝层，柔性焊接波纹管法兰与中波红外探测器之间通过真空密封胶密封。进一步地，所述壳体与柔性焊接波纹管法兰的配合面为斜面，壳体、铟丝层和柔性焊接波纹管法兰通过真空密封胶密封。进一步地，所述中波红外光学镜头与壳体之间通过螺钉连接，螺钉与壳体的接触处均设置有隔热垫。进一步地，所述第二垫块与底座之间设有导热硅脂；所述壳体与底座的连接处设有隔热垫。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1.本技术在中波红外光学镜头、中波红外探测器和壳体之间形成密封腔体，通过真空阀对密封腔体内抽真空，并通过真空计实时观察抽真空的情况，利用真空的密封腔室确保其内部的保温性能。另外，传热组件能够将中波红外探测器的制冷机工作时产生的热量传递到底板上，热管也能够减少热量向L型支座传递。通过密封腔体和传热组件，即使用于环境温度宽动态范围时，也能够实现对暗弱目标的远距离和大范围探测，控温精度可达±5℃，保证了探测效果。2.本技术的壳体外包覆有复合隔热层，进一步提高保温效果。3.本技术的第一垫块和L型支座底部均设有凸台，减少了第一垫块与L型支座之间，以及L型支座与第二垫块之间的接触面积，增大了传导热阻，减少第一垫块和第二垫块向L型支座的传热。4.本技术的红外光学窗口倾斜布置，用以消除平板玻璃引起的冷反射现象。5.本技术的铟丝层一方面对壳体和柔性焊接波纹管法兰之间进行密封，另一方面通过调整铟丝层厚度，能够起到调整像面的作用。6.本技术铟丝层会使壳体与柔性焊接波纹管法兰之间存在间隙，通过真空密封胶密封，进一步保证密封性，另外壳体与柔性焊接波纹管法兰的配合面为斜面，便于真空密封胶填充整个间隙。7.本技术在中波红外光学镜头与壳体的连接处设置隔热垫，进一步减少通过壳体的热传递。8.本技术的壳体与底座的连接处设有隔热垫，减少底座与壳体之间的热传递。附图说明图1为可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统的结构示意图；图2为图1轴向剖面的正投影图；图3为图2中N处的局部放大图；图4为图2中P处的局部放大图。其中，1-壳体、2-红外光学窗口、3-传热组件、301-第一垫块、302-第二垫块、303-热管、4-窗座、5-中波红外光学镜头、6-底座、7-中波红外探测器、701-制冷机、8-L型支座、801-第二凸台、9-真空阀、10-复合隔热层、11-柔性焊接波纹管法兰、12-铟丝层、13-螺钉、14-隔热垫、15-第一凸台、16-真空密封胶。具体实施方式下面将结合本技术的实施例和附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本技术的限制。如图1和图2，可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统，其中，中波制冷型红外成像系统包括中波红外光学镜头5和中波红外探测器7，以及成像电路组件等，中波红外探测器7连接于中波红外光学镜头5的后端，安装时，为了对中波红外探测器7起到支撑作用，使中波红外探测器7稳固，在中波红外探测器7外套设L型支座8。还包括传热组件3、壳体1和底座6；壳体1套设于中波红外光学镜头5之外，壳体1的前端通过窗座4密封安装有红外光学窗口2，后端与中波红外探测器7外表面之间密封连接，在红外光学窗口2、中波红外光学镜头5、中波红外探测器7和壳体1之间形成密封腔体，壳体1上安装有真空阀9和真空计，通过真空阀9对上述密封腔体抽真空，真空计可用于实时观察密封腔体内的真空度，在真空密封性良好的情况下，密封腔体内所需真空度与中波制冷型红外成像系统的控温精度、系统工作环境、真空度维持时间等有关，具体抽真空的真空度根据系统指标具体确定。将壳体1固定于底座6上。另外，在中波红外探测器7的制冷机701和底座6之间设置传热组件3，将制冷机701工作时产生的热量通过传热组件3传递到底座6上，以提高中波红外探测器7的环境适应能力。其中，传热组件3包括第一垫块301、第二垫块302和热管303；第一垫块301安装于L型支座8和中波红外探测器7的制冷机701之间；第二垫块302安装于底座6和L型支座8之间；在本技术的另一个实施例中，第一垫块301的底部设有多个第一凸台15；所述L型支座8的底面设有多个第二凸台801，第一凸台15减少了第一垫块301与L型支座8之间的接触面积，减少制冷机701的热量向中波红外探测器7和中波红外光学镜头5传递，同理，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统，包括中波红外探测器(7)、中波红外光学镜头(5)，其特征在于：还包括传热组件(3)、壳体(1)、底座(6)和套设在所述中波红外探测器(7)之外的L型支座(8)；/n所述壳体(1)套设于中波红外光学镜头(5)之外，壳体(1)的前端通过窗座(4)密封安装有红外光学窗口(2)，后端与中波红外探测器(7)外表面之间密封连接，在中波红外光学镜头(5)、中波红外探测器(7)和壳体(1)之间形成密封腔体；壳体(1)上安装有真空阀(9)和真空计；壳体(1)固定于底座(6)上；/n所述传热组件(3)包括第一垫块(301)、第二垫块(302)和热管(303)；第一垫块(301)安装于L型支座(8)和中波红外探测器(7)的制冷机(701)之间；第二垫块(302)安装于底座(6)和L型支座(8)之间；热管(303)一端穿插于第一垫块(301)内，另一端穿插于第二垫块(302)内。/n

【技术特征摘要】
1.可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统，包括中波红外探测器(7)、中波红外光学镜头(5)，其特征在于：还包括传热组件(3)、壳体(1)、底座(6)和套设在所述中波红外探测器(7)之外的L型支座(8)；
所述壳体(1)套设于中波红外光学镜头(5)之外，壳体(1)的前端通过窗座(4)密封安装有红外光学窗口(2)，后端与中波红外探测器(7)外表面之间密封连接，在中波红外光学镜头(5)、中波红外探测器(7)和壳体(1)之间形成密封腔体；壳体(1)上安装有真空阀(9)和真空计；壳体(1)固定于底座(6)上；
所述传热组件(3)包括第一垫块(301)、第二垫块(302)和热管(303)；第一垫块(301)安装于L型支座(8)和中波红外探测器(7)的制冷机(701)之间；第二垫块(302)安装于底座(6)和L型支座(8)之间；热管(303)一端穿插于第一垫块(301)内，另一端穿插于第二垫块(302)内。


2.如权利要求1所述可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统，其特征在于：所述壳体(1)外包覆有复合隔热层(10)。


3.如权利要求1或2所述可实现被动温控的中波制冷型红外成像系统，其特征在于：所述第一垫块(301)的底部设有多个第一凸台(15)；所述L型支座(8)的底面设有多个第二凸台(801)。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张洪伟，陈卫宁，史魁，马迎军，武力，张高鹏，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61