一种高精度控温装置的制作方法

本实用新型属于自动控温领域，涉及一种高精度控温装置。

背景技术：

微波辐射计是一种用于长期连续观测大气辐射强度，反演重要气象指标的贵重仪器。其核心部件微波接收机在高稳定温度条件下工作才能发挥最优性能。为了能大幅度提高微波辐射计的性能，需要对接收机进行高精度的温度控制。

传统设备中的控温装置采用开环控制方式，结构简单，精度低，准确度差，控制时间长，有的装置甚至无法制冷，严重影响了微波辐射计的观测精度。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种能够提高检测精度的高精度控温装置。

现将本实用新型的技术解决方案叙述如下：

一种高精度控温装置，包括保温结构、测温模块、控温模块和信号处理器四个部分，其特征在于：所述的测温模块由高精度测温探头和测温电路组成，高精度测温探头与测温电路相连，所述的控温模块由半导体制冷器和控制电路组成，半导体制冷器与控制电路相连；信号处理器分别与控温模块的测温电路和测温模块的控制电路相连，控温模块的半导体制冷器、测温模块的高精度测温探头分别安装在保温结构的壳体内。

所述的保温结构包括壳体、散热齿片、铜板、保温玻璃棉、铜块、散热风扇，壳体内侧下表面设计有散热齿片，散热齿片下方安装散热风扇，散热齿片上方放置铜块，铜块固定在散热齿片上，铜块上方放置半导体制冷器；半导体制冷器的上方放置铜板；高精度测温探头安装在铜板内侧的槽上，铜板上方与壳体之间留有安装接收机模块空间后，剩余空间充填保温玻璃棉。

所述壳体采用金属铝材料制作而成。

所述的保温结构还包括导热硅垫，半导体制冷器与铜块之间垫有导热硅垫，铜板与半导体制冷器之间垫有导热硅垫。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：保温结构中大量填充保温玻璃棉，可有效减少接收机与外界的热交换；大面积的铜板能保证热量快速传递给接收机；高精度温度探头的应用能有效保证温度检测的准确度和精度；电压输出和占空比的可调能优化半导体制冷器的加热制冷精度；整个闭环控制系统比开环控制系统具有更高的稳定度和控温精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构控制框图。

图2为本实用新型的保温结构示意图。

图3为本实用新型的测试数据示意图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。本实用新型的保温结构，测温模块，控温模块和信号处理器均为现有结构。测温模块中的高精度温度探头采用德国贺林氏四线制PT1000高精度铂热电阻传感器，测温电路采用ADI公司生产的高准确度数字温度测量系统LTC2983，控温模块中的开关电源采用TI公司生产的开关电源芯片TPS54560，数控电位器采用ADI公司生产的AD5270BCPZ-100。信号处理器采用Cyclone IV系列FPGA。本实用新型没有作具体描述的部件，均为现有结构。

如图1、图2所示，一种高精度控温装置，包括保温结构、测温模块、控温模块和信号处理器四个部分，其特征在于：所述的测温模块由高精度测温探头和测温电路组成，高精度测温探头与测温电路相连，所述的控温模块由半导体制冷器和控制电路组成，半导体制冷器与控制电路相连；信号处理器分别与控温模块的测温电路和测温模块的控制电路相连，控温模块的半导体制冷器、测温模块的高精度测温探头分别安装在保温结构的壳体内。

如图2所示，所述的保温结构包括铝壳1、散热齿片4、铜板10、保温玻璃棉3、铜块6、散热风扇8、导热硅垫5，铝壳1内侧下表面设计有散热齿片4，散热齿片4下方安装散热风扇8，散热齿片4上方放置铜块6，铜块6固定在散热齿片4上，铜块6上方放置半导体制冷器7，半导体制冷器7与铜块6之间垫有导热硅垫5；半导体制冷器7的上方放置铜板10，铜板10与半导体制冷器7之间垫有导热硅垫5；高精度测温探头9安装在铜板10内侧的槽上，铜板10上方与铝壳1之间留有安装接收机模块2空间后，剩余空间充填保温玻璃棉3。

所述高精度控温装置中的保温结构具体如下：

由于保温结构的下表面为铝制散热齿片，散热齿片下方安装散热风扇。散热风扇利用散热齿片的间距空间作为散热风道。

散热齿片上方为铜块，铜块与散热齿片之间通过螺丝固定，保证铜块与散热齿之间紧密相连，铜块上方为半导体制冷器，半导体制冷器与铜块间通过导热硅垫接触，并均匀涂抹导热硅脂。目的在于使半导体制冷器、铜块和散热齿充分接触，以便对外充分散热。

半导体制冷器的上方为大面积铜板，铜板与半导体制冷器之间通过导热硅垫接触，并充分涂抹导热硅脂。目的在于使铜板和半导体制冷器之间充分接触，以便半导体制冷器将制热量或制冷量快速均匀传递给整个铜板。

铜板的内侧开槽，安装高精度测温探头，监控铜板温度。

铜板的上方为控温空间，内置接收机模块。铜板与接收机模块之间通过螺丝固定，以确保铜板和接收机之间充分的热交换。

接收机的上方为铝制外壳，铝制外壳为保温结构的上表面。

保温结构内部填充满保温玻璃棉，以确保接收机无法通过外壳直接与外界进行热交换。

所述高精度控温装置中的测温模块具体如下：

高精度控温装置中的测温包括高精度测温探头以及测温电路两部分。

高精度测温探头置于铜板内部开槽处用来监控铜板处的温度。

高精度测温探头置于接收机内部不同位置，用来监控接收机不同温度处的温度。

高精度温度探头将温度值转换为模拟电压值，并通过高温镀银线缆传递给测温电路，测温电路通过模拟数字转换技术将电压转换为数字温度值并补偿高温镀银线缆引入的误差。

所述高精度控温装置中的信号处理器实现功能具体如下：

信号处理器读取测温电路所得数字温度值，与目标温度相比较，结合比例，微分，积分控制算法，对控温电路发出控温指令。

所述高精度控温装置中的控温模块具体如下：

高精度控温装置中的控温模块实现调整电压输出，实现电压极性切换的功能。

控温模块通过调整一个数字电位器阻值的方式设置开关电源输出电压。

控制模块通过控制一组H桥调整开关电源的输出极性和占空比。

参见图3，为本实用新型的测试数据示意图。截取24小时恒温测试数据，环境温度在20℃附近时，目标控制温度为50℃的测试结果。参见表1，通过分析可以看到各测温点的温度波动峰峰值不大于0.3℃，均方根不大于0.03℃，满足系统要求。

表1