本发明涉及航空机载设备技术领域，具体涉及一种光学元件组件及其温度控制装置。
背景技术
近年来，随着我国航空航天工业技术的发展，在诸多技术领域取得了较大的进步，但在个别领域仍存在短板，例如搭载在飞机或无人机上的航空光学仪器随飞机或无人机在短时间内从地面快速上升至海拔数十千米以上，由于受地表热辐射衰减的影响，空气温度与海拔高度呈负相关，大致为海拔高度每上升1千米温度下降6℃，当飞机或无人机处于海拔20千米的高空时，其环境温度相比处于近海平面高度的地面温度低120℃，这意味着航空光学仪器可能在短时间内经历上百摄氏度的温差，在如此大温差的变化情况下，航空光学仪器往往由于低温引发一系列问题，如温度变化容易产生热扰动致使光学元件的中心波长发生漂移，进而对其测量准确度造成很大的影响，甚至引发光学元件发生故障。
传统的光学元件保温装置主要针对低温下对光学元件进行加热升温，例如期刊名为航空制造技术2015年增刊s1中公开了一篇名为光器件加热保温装置及控制方法的相关文件，文中通过控制电路自动控制实现光器件（光学元件）的加热保温，加热器粘贴于受控光器件的周围，在温度低于阈值时对受控光器件进行加热，薄膜型电加热器是以镍铬合金或铜镍锰合金作为电热元件，制成丝状或片状并与聚酰亚胺薄膜复合而成，利用电导体的电热性质来进行热控制的器件。热电偶粘贴在受控光器件一侧，且热电偶的粘贴位置要尽量远离加热器，热电偶用于反馈受控光器件的当前温度值，其电阻测量值可以作为受控光器件当前温度的对应值，并作为电路参数传递到控制电路中，使其在宽温范围内正常工作，具有控温范围宽的优点。使用隔热层对受控光器件与外界环境进行温度隔离，并在隔热层外使用防水涂层进行封闭，使用腔体外壳对整体进行封装，解决了光器件在低于-20℃的航天航空等恶劣环境条件下工作性能较差的问题，提高了加热保温效率，减小了加热保温功耗。
但是，由于飞机或无人机的工作环境复杂，不仅面临高空低温的影响，也会受到机身产热或机身与空气高速摩擦产生热量的影响，机载光学元件周围的环境温度可能最高升至70℃，高温对光学元件的中心波长同样会造成影响，进而致使测量数据不准确。因此，亟需一种适用于宽温度范围内对光学器件既可以进行升温又可以降温保护的温度控制装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于光学元件的温度控制装置，以解决现有技术中存在只能对光学元件进行升温保护不能降温的问题。同时本发明的目的还在于提供使用该温度控制装置的光学元件组件。
为实现上述目的，本发明的温度控制装置的技术方案是：
温度控制装置包括隔热壳体，隔热壳体中设有用于固定光学元件的封闭腔体，封闭腔体外围设有用于控制光学元件温度的tec制冷片，tec制冷片具有相背设置的两极电偶面，其中一极电偶面朝向封闭腔体，另一极电偶面背向封闭腔体设置。
有益效果：tec制冷片是利用珀尔帖效应制成的制热制冷元件，包括两极电偶面，当电流通过设有tec制冷片组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在两极电偶面上由于电流方向的不同分别出现吸热、放热现象即温差电效应，当环境温度低时需要将光学元件进行升温，对tec制冷片通入正向电流，在tec制冷片的朝向封闭腔体的一极电偶面产生放热，而在背向封闭腔体的另一极电偶面产生吸热，产生发热的一极电偶面对内部的光学元件加热。反之，当环境温度高时需要对光学元件进行降温，对tec制冷片通入反向电流，在tec制冷片的朝向封闭腔体的一极电偶面产生吸热，并通过该一极电偶面对光学元件进行降温冷却，实现了对光学器件既可以进行升温又可以降温保护的目的。
为了提高导热性能，对上述结构进一步限定，封闭腔体内设有导热筒，导热筒的内壁具有用于固定光学元件的固定结构，tec制冷片与导热筒的外周壁导热接触。
为了整个装置能够用于光学镜片，对上述结构进一步限定，固定结构为用于固定光学镜片的镜片固定结构，导热筒的轴向延伸方向的两端密封设有绝热透光件。
为了解决隔热和透光的问题，对隔热壳体进一步限定，隔热壳体为筒状壳体，筒状壳体的轴向方向的两端分别密封设有前绝热盖和后绝热盖，绝热透光件分别通过前、后绝热盖压紧固定在导热筒的两端。
为了提高tec制冷片的吸热和放热效率，对tec制冷片进一步限定，所述tec制冷片为分层设置，其中相邻两层tec制冷片中的其中一层靠近封闭腔体，另一层远离封闭腔体设置。
为了提高tec制冷片的使用效果，对tec制冷片进一步限定，相邻两层tec制冷片之间设有贴合相邻两层tec制冷片表面的夹层导热体。
为了对光学元件均匀地升温和降温，对温度控制装置进一步限定，每层tec制冷片呈阵列设置，隔热壳体上设有处于封闭腔体外围的至少两个安装孔，tec制冷片均固定在安装孔内，同一个安装孔内的各tec制冷片分层设置。
为了提升散热效果，对温度控制装置进一步限定，所述隔热壳体连接有将tec制冷片热量导出的散热翅片。
为了提高向外导热效果，对温度控制装置进一步限定，所述隔热壳体的外周固定有将tec制冷片热量导出的导热管，散热翅片与导热管导热接触。
为了提高tec制冷片的导热效果，对温度控制装置进一步限定，导热管与tec制冷片之间设有外层导热体，外层导热体的外壁贴合导热管并与之导热接触。
为实现上述目的，本发明的光学元件组件的技术方案是：
光学元件组件包括光学元件和温度控制装置，温度控制装置包括隔热壳体，隔热壳体中设有固定光学元件的封闭腔体，封闭腔体外围设有对光学元件进行温度控制的tec制冷片，tec制冷片具有相背设置的两极电偶面，其中一极电偶面朝向封闭腔体，另一级电偶面背向封闭腔体设置。
有益效果：tec制冷片是利用珀尔帖效应制成的制热制冷元件，包括两极电偶面，当电流通过设有tec制冷片组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在两极电偶面上由于电流方向的不同分别出现吸热、放热现象即温差电效应，当环境温度低时需要将光学元件进行升温，对tec制冷片通入正向电流，在tec制冷片的朝向封闭腔体的一极电偶面产生放热，而在背向封闭腔体的另一极电偶面产生吸热，产生发热的一极电偶面对内部的光学元件加热。反之，当环境温度高时需要对光学元件进行降温，对tec制冷片通入反向电流，在tec制冷片的朝向封闭腔体的一极电偶面产生吸热，并通过该一极电偶面对光学元件进行降温冷却，实现了对光学器件既可以进行升温又可以降温保护的目的。
为了提高导热性能，对上述结构进一步限定，封闭腔体内设有导热筒，导热筒的内壁具有固定光学元件的固定结构，tec制冷片与导热筒的外周壁导热接触。
为了整个装置能够用于光学镜片，对上述结构进一步限定，光学元件为光学镜片，固定结构为固定光学镜片的镜片固定结构，导热筒的轴向延伸方向的两端密封设有绝热透光件。
为了解决隔热和透光的问题，对隔热壳体进一步限定，隔热壳体为筒状壳体，筒状壳体的轴向方向的两端分别密封设有前绝热盖和后绝热盖，绝热透光件分别通过前、后绝热盖压紧固定在导热筒的两端。
为了提高tec制冷片的吸热和放热效率，对tec制冷片进一步限定，所述tec制冷片为分层设置，其中相邻两层tec制冷片中的其中一层靠近封闭腔体，另一层远离封闭腔体设置。
为了提高tec制冷片的使用效果，对tec制冷片进一步限定，相邻两层tec制冷片之间设有贴合相邻两层tec制冷片表面的夹层导热体。
为了对光学元件均匀地升温和降温，对温度控制装置进一步限定，每层tec制冷片呈阵列设置，隔热壳体上设有处于封闭腔体外围的至少两个安装孔，tec制冷片均固定在安装孔内，同一个安装孔内的各tec制冷片分层设置。
为了提升散热效果，对温度控制装置进一步限定，所述隔热壳体连接有将tec制冷片热量导出的散热翅片。
为了提高向外导热效果，对温度控制装置进一步限定，所述隔热壳体的外周固定有将tec制冷片热量导出的导热管，散热翅片与导热管导热接触。
为了提高tec制冷片的导热效果，对温度控制装置进一步限定，导热管与tec制冷片之间设有外层导热体，外层导热体的外壁贴合导热管并与之导热接触。
附图说明
图1为本发明的温度控制装置的具体实施例1的立体结构示意图；
图2为本发明的温度控制装置的具体实施例1的剖视示意图；
图3为图2中a-a处的示意图；
图4为本发明的温度控制装置的具体实施例1中筒状壳体的示意图；
图中：1-光学镜片、2-温度控制装置、3-筒状壳体、31-前绝热盖、32-后绝热盖、33-隔热玻璃、34-安装孔、4-tec制冷片、40-导热筒、41-内层tec制冷片、42-外层tec制冷片、43-夹层导热体、44-外层导热体、5-外框架、6-导热管、7-散热翅片、8-风扇。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的光学元件组件的具体实施例1，如图1至图4所示，光学元件组件包括光学镜片1和温度控制装置2，温度控制装置2包括隔热壳体，隔热壳体为筒状壳体3，筒状壳体3中设有固定光学镜片1的封闭腔体，封闭腔体外围设有对光学镜片1进行温度控制的tec制冷片4。对tec制冷片4通入正向或反向电流时，分别在其两极电偶面上产生吸热和放热现象的转化，tec制冷片4具有相背设置的两极电偶面，其中一极电偶面朝向封闭腔体，另一级电偶面背向封闭腔体设置，利用tec制冷片4进行升温和降温，以实现对光学镜片1的保护。
封闭腔体内设有导热筒40，导热筒40的轴向延伸方向的两端密封设有隔热玻璃33，光学镜片1固定在导热筒40的内壁上，tec制冷片4与导热筒40的外周壁导热接触，通过导热筒40使光学镜片1均匀受热或散热。筒状壳体3的轴向方向的两端分别密封设有前绝热盖31和后绝热盖32，隔热玻璃33分别通过前绝热盖31和后绝热盖32压紧固定在导热筒40的两端，使光学镜片1封闭在导热筒40中。tec制冷片4为两层设置，其中内层tec制冷片41靠近封闭腔体，外层tec制冷片42远离封闭腔体设置，外层tec制冷片42的功率大于内层tec制冷片41的功率。工作时，各层tec制冷片4的两极电偶面均能产生温差，并通过外层tec制冷片42的朝向封闭腔体的一极电偶面对内层tec制冷片41的制热或制冷效果进行放大，各层tec制冷片4之间设有贴合内层tec制冷片41和外层tec制冷片42表面的夹层导热体43，提高了内层tec制冷片41的背向封闭腔体的一极电偶面与外层tec制冷片42的朝向封闭腔体的一极电偶面之间的导热效果。每层tec制冷片4呈阵列设置，筒状壳体3上设有处于封闭腔体外围的周向均布的六个安装孔34，tec制冷片4均固定在安装孔34内，同一个安装孔34内的各tec制冷片4分层设置，使光学元件1均匀地升温和降温。
筒状壳体3的外周固定有将tec制冷片4热量导出的导热管6和散热翅片7，散热翅片7的端部与之垂直设置有风扇8，启动风扇8对散热翅片7进行强制风冷，以免热量堆积影响制冷效果。散热翅片7与导热管6通过外框架5导热接触，外框架5通过卡箍式结构对导热管6固定，导热管6与tec制冷片4之间设有外层导热体44，外层导热体44的外壁贴合导热管6并与之导热接触，为确保传热效率，上述导热接触部分均涂有导热硅脂或铟片等柔性传热材料进行连接。
当环境温度低时需要将光学元件1进行升温，对tec制冷片4通入正向电流，在tec制冷片4的朝向封闭腔体的一极电偶面产生放热，而在背向封闭腔体的另一极电偶面产生吸热，产生发热的一极电偶面对内部的光学元件1加热。反之，当环境温度高时需要对光学元件1进行降温，对tec制冷片4通入反向电流，在tec制冷片4的朝向封闭腔体的一极电偶面产生吸热，而在tec制冷片的背向封闭腔体的一极电偶面产生放热并通过导热接触连接的散热翅片7进行向外界散热，该朝向封闭腔体的一极电偶面对光学元件1进行降温冷却，实现了对光学镜片1既可以升温又可以降温保护功能，防止了因温度变化导致光学镜片1产生波长漂移的现象。
上述具体实施例1为本发明的光学元件组件的优选实施方式，其他实施例中，可以根据需要对相应的结构进行调整、简化或者进一步优化，具体可以有以下几种调整变化形式：
本发明的光学元件组件的具体实施例2，光学元件组件包括光学元件和隔热壳体，隔热壳体中设有固定光学元件的封闭腔体，封闭腔体外围设有对光学元件进行温度控制的tec制冷片，tec制冷片具有相背设置的两极电偶面，其中一极电偶面朝向封闭腔体，另一级电偶面背向封闭腔体设置。本实施例中的tec制冷片除了采用两层tec制冷片的形式之外，还可以采用其他形式，比如：单层tec制冷片或三层tec制冷片，增加tec制冷片的层数可以提高tec制冷片的吸热和放热功率，进一步提升使用时的保护效果。
本发明的光学元件组件的具体实施例3，作为对具体实施例2的进一步优化，为了提高导热性能，本实施例中，封闭腔体内设有导热筒，导热筒的内壁具有固定光学元件的固定结构，tec制冷片贴合导热筒的外周壁设置，其他实施例中，光学元件可直接固定在隔热壳体的封闭腔体中，通过设置在tec制冷片最内层的导热片与光学元件导热接触，或者tec制冷片与光学元件分离设置，通过辐射方式在二者之间进行传热。
本发明的光学元件组件的具体实施例4，作为对具体实施例3的进一步优化，为了整个装置能够用于光学镜片，本实施例中，光学元件为光学镜片，固定结构为固定光学镜片的镜片固定结构，导热筒的轴向延伸方向的两端密封设有绝热透光件，其他实施例中，光学元件可以是激光器，在隔热壳体的一端部设有能够透射光波的绝热透光件。
本发明的光学元件组件的具体实施例5，作为对具体实施例4的进一步优化，为了解决隔热和透光的问题，本实施例中，隔热壳体为筒状壳体，筒状壳体的轴向方向的两端分别密封设有前绝热盖和后绝热盖，绝热透光件分别通过前、后绝热盖压紧固定在导热筒的两端，其他实施例中，前、后绝热盖是由隔热玻璃制成的，同时具备了透射光波和隔热的作用。
本发明的光学元件组件的具体实施例6，作为对具体实施例2或3或4的进一步优化，为了提高tec制冷片的吸热和放热效率，本实施例中，所述tec制冷片为分层设置，其中相邻两层tec制冷片中的其中一层靠近封闭腔体，另一层远离封闭腔体设置，其他实施例中，tec制冷片也可以为单层设置，tec制冷片的两极电偶面分别靠近和远离封闭腔体，同样能够实现温度控制功能。
本发明的光学元件组件的具体实施例7，作为对具体实施例6的进一步优化，为了提高tec制冷片的使用效果，本实施例中，相邻两层tec制冷片之间设有贴合相邻两层tec制冷片表面的夹层导热体。
本发明的光学元件组件的具体实施例8，作为对具体实施例6的进一步优化，为了对光学元件均匀地升温和降温，本实施例中，每层tec制冷片呈阵列设置，隔热壳体上设有处于封闭腔体外围的至少两个安装孔，tec制冷片均固定在安装孔内，同一个安装孔内的各tec制冷片分层设置，其他实施例中，安装孔可以替换成周向设置在隔热壳体上的环形安装槽，对应的tec制冷片为环状结构。
本发明的光学元件组件的具体实施例9，作为对具体实施例2或3或4的进一步优化，为了提升散热效果，本实施例中，所述连接有将tec制冷片热量导出的散热翅片，其他实施例中，隔热壳体连接有水冷散热器或机壳用于将tec制冷片的热量导出。
本发明的光学元件组件的具体实施例10，作为对具体实施例9的进一步优化，为了提高向外导热效果，本实施例中，筒状壳体的外周固定有将tec制冷片热量导出的导热管，散热翅片与导热管导热接触，其他实施例中，导热管的外周可以具有周向散热翅片。
本发明的光学元件组件的具体实施例11，作为对具体实施例10的进一步优化，为了提高tec制冷片的导热效果，导热管与tec制冷片之间设有外层导热体，外层导热体的外壁贴合导热管并与之导热接触。
本发明的温度控制装置的具体实施例与上述发明的光学元件组件的具体实施方式中温度控制装置的各具体实施例相同，在此不再赘述。