一种恒温腔制造技术

本发明专利技术涉及一种恒温腔，包括：外部保护层(9)、中间隔热层(10)、内部恒温层(15)、压力控制管(7)和波纹管(8)，外部保护层(9)和中间隔热层(10)采用上下两段式封闭结构，外部保护层(9)为双层结构；内部恒温层(15)设置于中间隔热层(10)内的底部，中间隔热层(10)设置于外部保护层(9)内；压力控制管(7)设置于外部保护层(9)的上部；波纹管依次连接压力控制管、中间隔热层和内部恒温层；外部保护层的双层结构内、外部保护层和中间隔热层之间以及中间隔热层和内部恒温层之间均抽为真空，工作时内部恒温层内注入氦气。该恒温腔可以减小内外热辐射和上下温度梯度，抑制温度波动，提升温度均匀性。提升温度均匀性。提升温度均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种恒温腔


[0001]本专利技术涉及测量校准
，尤其涉及一种用于低温温度传感器校准的恒温腔。

技术介绍

[0002]使用传感器进行测量是人们认识客观事物的重要方法。依据被测量对象的特点，采用行之有效的方法和测量仪器来获取被测量数值的整个过程被称为测量技术。只有通过测量才能取得表征客观事物特征的定量信息。它的准确度、灵敏度和测量范围等在颇大程度上决定了科学和技术发展的水平。测量技术达到的水平越高，则科学的成就也越为深广，技术水平也越高。温度传感器测量技术，尤其是在低温温度测量领域，主要研究能量传递过程中的热物理参数的测量，研究揭示不同温度装置内部过程的动态特性并给以定量描述的方法。
[0003]最近二十年以来，低温温度测量技术发展迅速，主要表现在以下几方面：建立完善的低温温标，研制和开发新型低温温度计，温度测试技术的不断进步等。低温测量技术的发展趋势表现在：由一般整机性能测量发展到深入内部工作过程的测量；低温、强磁场等极端条件下，以及具有相变的瞬态过程的温度等相关参数的分布及变化；以及对各种低温传感器、测量系统和测量技术不断提出更高的要求。为了满足科学研究领域的大型低温系统对高精度低温测量的要求，各国已经开展了许多相关的研究工作。日本崎玉大学工学院(Faculty of Engineering,Saitama University)的Yasuhiro Hasegawa等人采用非金属热阻的方式抑制GM制冷机二级冷头的温度波动，但实施过程较为复杂。我国华中科技大学的王钊针对低温实验过程中的温度测量与控制要求，提出在G
‑
M制冷机内部设置加热器调节被测温度，解决低温下温度的测量控制问题，但该系统的测量精度只能达到1K。随着我国超导技术和空间科学的快速发展，势必需要提高低温温度测量的精度以满足其需求。
[0004]温度传感器校准的实质是将温度传感器放置在一个可调节温度的高精度恒温腔中，设定恒温腔内温度为某一恒定值，通过观察温度传感器测量得到的温度结果与恒温腔内实际的温度之间的误差来对传感器进行校准。随着温度传感器应用的越来越广，使用一款高精度的温度传感器测量温度很简单，但是如何设计一款温度波动更小、精度更高的恒温腔对温度传感器进行校准却难之又难。温度传感器校准系统的性能主要取决于恒温腔的性能，因此，提升恒温腔的温度波动过滤、传热误差抑制、导热均匀性等技术的需求日益突出，而由于制冷机本身的温度波动已经非常小且金属传热误差较低，影响温度的因素又比较多，因此，温度传感器校准一直是国内、国际上的难题。
[0005]恒温腔的关键在于确保其内部温度可以恒定于某一特定温度值，且波动较传感器更小。由于传热会影响测量精度，设计恒温腔装置时，内部各个连接件和底座要选择对传热影响更小的材料。另外要尽可能提高恒温腔内部介质对温度传递的均匀性。但是，实际上温度传感器校准使用的恒温腔面临着诸多问题，比如温度波动、传热误差、腔内介质的导热均匀性等都会对结果产生影响。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种恒温腔，在低温环境下校准温度传感器时可抑制温度波动、提升导热均匀性、减小腔体内外热辐射，从而提升恒温腔性能，且该结构简单、可靠。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0008]本专利技术提供一种恒温腔，包括：外部保护层、中间隔热层、内部恒温层、压力控制管和波纹管，
[0009]所述外部保护层和所述中间隔热层采用上下两段式封闭结构，所述外部保护层为双层结构；
[0010]所述内部恒温层设置于所述中间隔热层内的底部，所述中间隔热层设置于所述外部保护层内；
[0011]所述压力控制管设置于所述外部保护层的上部；
[0012]所述波纹管依次连接所述压力控制管、所述中间隔热层和内部恒温层；
[0013]所述外部保护层的双层结构内、所述外部保护层和所述中间隔热层之间以及所述中间隔热层和所述内部恒温层之间均抽为真空，工作时所述内部恒温层内注入氦气。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述外部保护层包括：外层上筒体、外层下筒体、外层顶部法兰、外层底部法兰和固定环，
[0015]所述外层上筒体和所述外层下筒体的开口拼接形成一个外层封闭筒，所述外层上筒体和所述外层下筒体具有双层结构；
[0016]所述外层顶部法兰设置于所述外层封闭筒的顶部，所述外层顶部法兰上设置低温真空航插；
[0017]所述外层底部法兰设置于所述外层封闭筒的底部；
[0018]所述固定环将所述外层上筒体和所述外层下筒体进行固定。
[0019]根据本专利技术的一个方面，所述外层上筒体和所述外层下筒体采用不锈钢加工焊接而成。
[0020]根据本专利技术的一个方面，所述中间隔热层包括：中间层上筒体、中间层下筒体、中间层顶部法兰和中间层底部法兰，
[0021]所述中间层上筒体和所述中间层下筒体的开口拼接形成一个中间层封闭筒，所述中间层顶部法兰设置于所述中间层封闭筒的顶部，所述中间层底部法兰设置于所述中间层封闭筒的底部。
[0022]根据本专利技术的一个方面，所述内部恒温层包括：柔性热管、传感器底座、内层筒体、内层顶部法兰，
[0023]所述柔性热管套设于所述内层筒体的外圆周侧壁，且所述内层筒体由下而上的套设直径逐渐减小；
[0024]所述传感器底座设置于所述内层筒体内底部；
[0025]所述内层顶部法兰设置于所述内层筒体的顶部，所述内层顶部法兰上设置低温真空航插，并使用铟丝密封，所述低温真空航插的一端连接被校准传感器的引出线。
[0026]根据本专利技术的一个方面，所述中间层上筒体、所述中间层下筒体和所述内层筒体采用6061铝加工而成；
[0027]所述低温真空航插采用玻璃熔接。
[0028]根据本专利技术的一个方面，在所述内层顶部法兰和所述外层顶部法兰之间设置热锚结构，并连接所述内层顶部法兰和所述外层顶部法兰；
[0029]所述外层顶部法兰和所述外层底部法兰采用O型圈密封。
[0030]根据本专利技术的一个方面，还包括：制冷机冷头和冷量分配器，
[0031]所述冷量分配器设置于所述内层筒体的底部并与所述内层筒体的底部连接，将所述制冷机冷头、所述内层筒体和所述中间层下筒体进行固定连接。
[0032]根据本专利技术的一个方面，还包括：加热器，所述加热器设置于所述内层筒体的底部和所述冷量分配器之间，以及所述内层筒体靠近底部的外圆周侧壁上。
[0033]根据本专利技术的一个方面，还包括：KF40焊接法兰，所述KF40焊接法兰设置在所述外部保护层的外侧壁上。
[0034]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0035]根据本专利技术的方案，该恒温腔可应用于低温温度传感器的校准。通过该恒温腔中三层结构和预冷结构等的设计，可解决恒温腔在低温环境下的温度波动大、导热均匀性差、内外热辐射严重以及温度梯度大等问题，提升恒温腔内的导热均匀性，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒温腔，其特征在于，包括：外部保护层(9)、中间隔热层(10)、内部恒温层(15)、压力控制管(7)和波纹管(8)，所述外部保护层(9)和所述中间隔热层(10)采用上下两段式封闭结构，所述外部保护层(9)为双层结构；所述内部恒温层(15)设置于所述中间隔热层(10)内的底部，所述中间隔热层(10)设置于所述外部保护层(9)内；所述压力控制管(7)设置于所述外部保护层(9)的上部；所述波纹管(8)依次连接所述压力控制管(7)、所述中间隔热层(10)和内部恒温层(15)；所述外部保护层(9)的双层结构内、所述外部保护层(9)和所述中间隔热层(10)之间以及所述中间隔热层(10)和所述内部恒温层(15)之间均抽为真空，工作时所述内部恒温层(15)内注入氦气。2.根据权利要求1所述的恒温腔，其特征在于，所述外部保护层(9)包括：外层上筒体、外层下筒体、外层顶部法兰(6)、外层底部法兰(19)和固定环(18)，所述外层上筒体和所述外层下筒体的开口拼接形成一个外层封闭筒，所述外层上筒体和所述外层下筒体具有双层结构；所述外层顶部法兰(6)设置于所述外层封闭筒的顶部，所述外层顶部法兰(6)上设置低温真空航插(23)；所述外层底部法兰(19)设置于所述外层封闭筒的底部；所述固定环(18)将所述外层上筒体和所述外层下筒体进行固定。3.根据权利要求2所述的恒温腔，其特征在于，所述外层上筒体和所述外层下筒体采用不锈钢加工焊接而成。4.根据权利要求2所述的恒温腔，其特征在于，所述中间隔热层(10)包括：中间层上筒体、中间层下筒体、中间层顶部法兰(17)和中间层底部法兰(20)，所述中间层上筒体和所述中间层下筒体的开口拼接形成一个中间层封闭筒，所述中间层顶部法兰(17)设置于所述中间层封闭筒的顶部，所述中间层底部法兰(20)设置于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张韧，顾正华，常猛，褚卫华，郝剑昆，杨兆欣，马浩原，姜玲玲，何家伟，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：