[0054] AT = T2-Ti = f(P,n)^〇 (6)
[0055] 本发明采用电加热器8的功率和集成的制冷机组3冷媒温度作为控制主镜1镜面温 度的控制参数，相对于传统温控系统中通过调整独立制冷机中冷媒温度以及风机流量来控 制主镜1镜面温度的方法，具有冷量损耗低、响应速度快、稳定性强等优点，能够达到有效控 制主镜镜面视宁度效应的目的。
[0056] 通过图3和图4的对比可以看出，经过本发明高效温控系统后，镜面温度与环境温 度之间的温度差得到明显改善，大大降低了镜面视宁度效应。
[0057] 其中，所述主镜1选用具有较薄的反射面板，一般厚度小于100_，其可以是具有单 镜面结构的能动薄主镜，也可以是包含蜂窝荚心层的主镜，只要其面板不厚于实心主镜，均 可以作为本发明的温控对象。
[0058] 其中，主镜1的镜面及镜体材料可以采用超低膨胀玻璃、微晶玻璃、熔石英玻璃、碳 化硅材料以及其他材料。
[0059] 其中，制冷机组3需要采用能够与风机7、电加热器8、表冷器5等结构集成于一体的 结构，而将制冷机外循环冷却系统4独立于制冷机组3，放置在望远镜系统远端。
[0060] 其中，制冷机组3需要能够将液体冷媒冷却至与环境保持一定的温差，其可以根据 太阳望远镜实际工作环境选择空气压缩型制冷机、半导体制冷机以及其他制冷机，一般在 超低气温下选择半导体制冷机，而温度在〇°C或以上时，选择空气压缩性制冷机。
[0061] 其中，电加热器8能够加热周围空气，使之提升至一定温度。电加热器8应能够对其 周围空气均匀加热，即其加热部件均匀分布于风机7出风口或入风口，使得最终进入主镜1 背面的空气温度均匀分布。其可以采用圆环套管式电加热器，也可以通过增加散热片的方 式提高电加热器的均匀性。
[0062] 其中，冷媒采用具有高散热效率的液体，当制冷机组3制冷温度低于零度时，冷媒 还需要具有防冻性能。冷媒一般采用水或水溶剂，如掺杂一定比例乙二醇的水溶液等，其可 以根据实际环境特性选择。
[0063] 其中，流量分配箱14能够对风机7抽运的空气进行合理分配，使其能够均匀分布于 主镜1背部，并将完成加热或冷却后的空气回收，以供风机7再次抽运，形成循环。流量分配 箱14可以采用铝、不锈钢等材料制作，只要其能够保证对风机7抽运空气进行合理、均匀分 配即可。
[0064]其中，流量分配箱14和主镜1之间需要采用密封箱9完全密闭的方式进行密封，密 封后有助于降低电加热器8和制冷机组3的功率需求，也能够有效提高主动温控效率。密封 方式可以采用粘合的方式，也可以采用压力密封的方式。粘合的方式就是通过具有密封作 用的胶粘合在接缝处，从而使得流量分配箱14与主镜1之间能够形成密闭空间；压力密封方 式是指通过在流量分配箱14和主镜1之间增加具有伸缩性的材料，通过外部施加压力的方 式，将二者之间的空隙填满并最终达到密封的目的。
[0065]其中，压力密封方式使用的伸缩性材料是指当外部施加压力时，材料本身能够产 生相应变形，自动填充两端刚体之间的间隙，达到密封目的。其可以是橡胶、泡沫等单一材 料，也可以是充气垫圈等组合材料。
[0066] 其中，镜面温度传感器2和环境温度测量装置11能够准确测量主镜1镜面或背板的 温度，以及镜面周围环境温度，且在完整控制周期内能够保证温度的测量精度。根据实际精 度要求以及环境条件的不同，传感器可以选择不同的类型，如探针式、贴片式等。
[0067] 其中，控制器10接收镜面温度传感器2以及环境温度测量装置11的测量值，根据测 量数据分析、计算出对制冷机组3和电加热器8的控制信号，并将控制信号发送至各自执行 器件上，完成控制。控制器10-般采用闭环控制的方式，采用逐步逼近的方式限制主镜1镜 面温度，保证主镜1镜面温度以较小的温差跟随周围环境温度，极小化镜面视宁度效应。控 制器10可以是几个独立的数据采集、数据分析、控制信号处理及发送模块，亦可以集成于一 体。
[0068] 其中，制冷机外循环冷却系统4的主要功能为带走制冷机组3冷却液体冷媒产生的 热量，其一般防止在主镜1及其附属结构之外，避免其引起望远镜自身的振动等干扰。
[0069] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解到的替换或增减，都应涵盖在本发 明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种用于太阳望远镜主镜镜面视宁度效应控制的高效温控装置，其特征在于，该高 效温控装置包括太阳望远镜主镜（1)、镜面温度传感器(2)、制冷机组(3)、制冷机外循环冷 却系统(4)、表冷器(5)、抽运栗(6)、风机(7)、电加热器(8)、密封箱(9)、控制器（10)和环境 温度测量装置(11);其中， 太阳望远镜主镜（1)镶嵌覆盖在密封箱(9)顶端，密封箱(9)内设计有流量分配箱（14)， 其内部分别通过数个出风管道(12)对进气流量进行分配，保证均匀吹向主镜（1)的背部;加 热或冷却后的回风通过流量分配箱（14)中的回风管道（13)被回收至密封箱(9)中，进行下 一次循环;完成循环的主要动力来源于风机(7)，风机(7)内设有表冷器(5)和电加热器(8)， 分别用于调节风机(7)出风的温度;表冷器(5)通过冷媒的冷却提供冷量，且能够增大冷媒 的冷量释放效率;冷媒由制冷机组(3)进行冷却，其温度可通过控制制冷机组(3)的功率实 现;制冷机外循环系统(4)则用于给制冷机组(3)散热，带走其由于冷却冷媒而产生的热量， 其冷却液的循环动力来源于抽运栗(6); 控制器（10)通过信号线与电加热器(8)、制冷机组（3)进行连接，且环境温度测量装置 (11)和固定于主镜（1)表面的镜面温度传感器(2)的温度测量值也实时传输给控制器（10)， 控制器（10)通过对比环境温度测量装置（11)和镜面温度传感器(2)的测量值，自动控制电 加热器(8)和制冷机组(3)工作，使两处传感器测量值趋于相等，具体来说，当镜面温度传感 器(2)的测量值低于环境温度测量装置（11)的测量值，控制器（10)将加大电加热器(8)的加 热功率，并升高制冷机组(3)的冷媒温度，完成对主镜（1)镜面的加热功能，使得二者温度保 持一致，降低镜面视宁度效应;反之，控制器(10)将降低电加热器(8)的加热功率，并降低制 冷机组(3)的冷媒温度，完成对主镜（1)镜面的冷却功能，使得二者温度保持一致，降低镜面 视宁度效应。2. 根据权利要求1所述的高效温控装置，其特征在于，所述风机(7)为固定频率风机。3. 根据权利要求1所述的高效温控装置，其特征在于，所述主镜（1)为具有单镜面结构 的能动薄主镜或者为包含蜂窝荚心层的主镜。4. 根据权利要求1所述的高效温控装置，其特征在于，主镜（1)镜面及镜体材料为超低 膨胀玻璃、或微晶玻璃、或熔石英玻璃、或碳化硅材料。5. 根据权利要求1所述的高效温控装置，其特征在于，制冷机组(3)为空气压缩型制冷 机或半导体制冷机，且其制冷冷媒温度可以通过控制器(10)进行调节。6. 根据权利要求1所述的高效温控装置，其特征在于，制冷机组(3)与表冷器(5)、风机 (7)集成于一体，安装于主镜背后，避免冷媒输送管道的使用，能够极大降低冷量损失，有效 提尚制冷效率。7. 根据权利要求1所述的高效温控装置，其特征在于，电加热器(8)的加热部件均匀分 布于风机(7)的出风口或入风口。8. 根据权利要求1所述的高效温控装置，其特征在于，所述的温度传感器(2)和环境温 度测量装置(11)的类型为探针式或贴片式。9. 根据权利要求1所述的高效温控装置，其特征在于，控制器（10)接收温度传感器(2) 以及环境温度测量装置（11)的测量值，根据测量数据分析、计算出对制冷机组(3)和电加热 器(8)的控制信号，并将控制信号发送至各自执行器件上，完成控制。10. 根据权利要求1所述的高效温控装置，其特征在于，所述制冷机外循环冷却系统(4) 的主要功能为带走制冷机组(3)冷却冷媒所产生的热量，其一般放置于主镜（1)及其附属结 构之外。
【专利摘要】本发明公开了一种用于太阳望远镜主镜镜面视宁度效应控制的高效温控装置，包括主镜、镜面温度传感器、制冷机组、制冷机外循环冷却系统、表冷器、抽运泵、风机、电加热器、密封箱、控制器和环境温度测量装置；该温控装置目标是实现对主镜表面进行温度控制，使镜面温度传感器的测量值与环境温度测量装置的测量值一致，从而达到控制镜面视宁度效应的目的。具体通过控制器控制电加热器的功率和制冷机组的冷媒制冷温度实现对主镜镜面的温度控制。本发明通过表冷器增大冷媒的接触面积，通过风机吹风增大热交换效率，通过密封箱减少冷量和热量损失，极大的提高了对主镜表面温度的控制响应效率。
【IPC分类】G05D23/30
【公开号】CN105549653
【申请号】CN201510926181
【发明人】饶长辉, 顾乃庭, 李程, 刘洋毅, 姚本溪, 王志勇, 程云涛, 黄金龙, 郑联慧, 朱磊, 饶学军, 张兰强
【申请人】中国科学院光电技术研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月14日