专利名称：强制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种用于惯性仪表测试的温度控制装置。
背景技术：
温度的測量和控制是ー个广阔的领域，在科研、生产、生活中都有广泛的应用。而惯性仪表(陀螺、加速度表)的測量，对温度控制有很高的要求，不仅要求有高的温控精度，还要求温控精度的长期稳定，以及被测同一批次仪表的温度均匀性。科研和生产中常使用的陀螺及石英表的温度控制仪，为了内部温度分布均匀，都留有较大的空间，加热器件采用专门设计的康铜电阻片，加热功率大，一般电压24-28V，电流1-2路，各1. 5-2A，温控精度最高达T±0. 1°C，长期稳定性难以保证，内部均匀性也缺少把握。如果能使容器内部的空气流动起来，就可以使温度分布均匀，但如内装风扇、电器干扰和震动干扰都是敏感的惯性器件所不能允许的，如果由外部吹入压缩空气来促成空气或液体流动，所吹入的压缩空气的温度又难以控制到所需的精度。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种控温精度高、稳定性好且控温均匀的强制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪。本发明的技术解决方案是強制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪，包括温度控制器、控制和功率放大电路、恒温容器和温度传感器，温度传感器和被测对象置于恒温容器内部，温度传感器实时采集被测对象的温度送至温度控制器，温度控制器将被测对象的实际温度与预设的温度值进行比较，产生对被测对象进行加热或者制冷的控温信号，控制和功率放大电路对所述的控温信号进行滤波放大后送至恒温容器，对恒温容器的温度进行调节，使得被测对象的温度与预设的温度值相同；所述的恒温容器包括恒温槽体、恒温槽盖、安装架、均温体、半导体制冷片、定位支架、档流片、介质；半导体制冷片的热端粘贴在恒温槽体和恒温槽盖的外表面上，温度传感器固定在安装架上并位于恒温槽体的中心，档流片位于温度传感器的周围并固定在安装架上，被测对象固定在安装架上档流片的外围；安装架和均温体固定于定位支架上，定位支架固定于恒温槽体内腔的底部，恒温槽盖扣接在恒温槽体的上方并与恒温槽体一起构成密封的腔体，介质充满所述的腔体；安装在恒温槽盖上的半导体制冷片内通过的电流和安装在恒温槽体底部的半导体制冷片内通过的电流有差异，促成介质在所述密封的腔体内上下流动；通过半导体制冷片对控温信号进行响应，调节恒温槽体内的温度，通过恒温槽体和恒温槽盖进行首次均温，再经均温体进行二次均温，由介质在恒温容器内的流动对被测对象再次进行均温。所述的恒温槽体，恒温槽盖，或者均温体的材料为紫铜。所述的挡流片在水平方向布置，使上下流动的介质经过时形成水平旋转。温控仪还包括下屏蔽罩和上屏蔽罩，下屏蔽罩固定于恒温槽体内侧的底部，定位支架固定在下屏蔽罩的上方；上屏蔽罩扣接在下屏蔽罩上并与下屏蔽罩一起构成屏蔽结构。所述的上屏蔽罩或者下屏蔽罩的材料为坡莫合金。所述的上屏蔽罩或者下屏蔽罩上开有小孔，所述小孔的孔径小于需屏蔽的最高频率的波长的1/10。本发明与现有技术相比的优点在于(I)本发明采用了具有相当厚度的紫铜均温体包容被测对象，对被测对象起到了很好的強制均温的作用；(2)本发明的调温元件-半导体制冷片安装在恒温容器外，恒温容器的外壳由有相当厚度的紫铜制成的恒温槽体和恒温槽盖组成，起首次均温的作用，而现有技术常用的康铜电阻片安装在恒温容器内部；(3)本发明通过控制恒温槽体底部和恒温槽盖上调温元件的电流不同造成小的温差，促使恒温容器腔内介质(气体或液体)的流动，加强了均温作用；(4)本发明通过在介质流动的途径中设置档流片，使介质产生旋转，进ー步加强均温作用；(5)本发明由于采用了系列強制均温措施，结构紧凑，体积缩小，控温功耗减少，长期温控精度高，可达±0. 050C ；(6)本发明采用了半导体制冷片作为调温元件，反应快，既能用于升温温控，又能用于降温温控，而现有技术的同类产品用于升温温控，不能兼容。半导体制冷片加热效率高，用于升温温控时节电效果明显，电压由26V降至12V以下，电流由3. 6A降至0. 92A以下，由于电压电流大幅下降，使对被测对象的干扰减少数倍；用于降温温控时，无需制冷机，具有无运动部分，无震动；无制冷剂，无污染的优点。
图1为本发明温控仪的组成结构图；图2为本发明恒温容器的结构图；图3为本发明定位支架与均温体的装配示意图；图4为本发明档流片的布置图；图5为本发明实施例的上屏蔽罩和下屏蔽罩装配示意图；图6为本发明的半导体制冷片和恒温槽体的装配示意图；图7为本发明的半导体制冷片和恒温槽盖的装配示意图；图8为本发明实施例的恒温容器的内部装配关系示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明温控仪主要包括温度控制器100、控制和功率放大电路200、恒温容器300和温度传感器400，四个组成部分共同构成闭环温度控制系统。由安装在恒温容器300中心部位的温度传感器400将温度信号传给温度控制器100与温度预设值进行比较，输出控制信号，经控制和功率放大电路200给布置在恒温容器300外侧的半导体制冷片305供电，从而调节恒温容器300的温度，直到稳定在设定值。強制均温、紧凑结构和采用新型加热元件，是本发明的出发点，本发明的核心在于恒温容器300的设计。如图2所示，本发明恒温容器300包括恒温槽体301、恒温槽盖302、安装架303、均温体304、半导体制冷片305、定位支架306、档流片308和介质317。恒温容器300的外壳由恒温槽体301和恒温槽盖302组成，由紫铜材料加工制作，恒温槽体301和恒温槽盖302的接缝之间夹入密封材料315 (橡胶垫片或硅橡胶)，用螺钉连接。恒温槽体301和恒温槽盖302的外表面与半导体制冷片305的热端固定，固定处的加工平面度不大于0. 03mm,以便与半导体制冷片305紧密接触。半导体制冷片305的冷端各与散热器固定。半导体制冷片305安装在恒温槽体301底部和恒温槽盖302上的数量相等、而通过的电流有差异，造成上下部温度差异，在0. 5°C以内，促成恒温容器300内的介质317上下流动，又不致影响温度控制精度。利用紫铜良好的导热性使外壳初步均温，紫铜、黄铜与铝的热导率见表1:表I紫铜、黄铜与铝的热导率比较
权利要求
1.强制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪，其特征在于包括温度控制器(100)、控制和功率放大电路(200)、恒温容器(300)和温度传感器(400)，温度传感器(400)和被测对象(307)置于恒温容器(300)内部，温度传感器(400)实时采集被测对象(307)的温度送至温度控制器(100)，温度控制器(100)将被测对象(307)的实际温度与预设的温度值进行比较，产生对被测对象(307)进行加热或者制冷的控温信号，控制和功率放大电路(200)对所述的控温信号进行滤波放大后送至恒温容器(300)，对恒温容器(300)的温度进行调节，使得被测对象(307)的温度与预设的温度值相同；所述的恒温容器(300)包括恒温槽体(301)、恒温槽盖(302)、安装架(303)、均温体(304)、半导体制冷片(305)、定位支架(306)、档流片(308)、介质(317);半导体制冷片(305)的热端粘贴在恒温槽体(301)和恒温槽盖(302)的外表面上，温度传感器(400)固定在安装架(303)上并位于恒温槽体(301)的中心，档流片(308)位于温度传感器(400)的周围并固定在安装架(303)上，被测对象(307)固定在安装架(303)上档流片(308)的外围；安装架(303)和均温体(304)固定于定位支架(306)上，定位支架(306)固定于恒温槽体(301)内腔的底部，恒温槽盖(302)扣接在恒温槽体(301)的上方并与恒温槽体(301) —起构成密封的腔体，介质(317)充满所述的腔体；安装在恒温槽盖(302)上的半导体制冷片(305)内通过的电流和安装在恒温槽体(301)底部的半导体制冷片(305)内通过的电流有差异，促成介质(317)在所述密封的腔体内上下流动；通过半导体制冷片(305)对控温信号进行响应，调节恒温槽体(301)内的温度，通过恒温槽体(301)和恒温槽盖(302)进行首次均温，再经均温体(304)进行二次均温，由介质(317)在恒温容器(300)内的流动对被测对象(307)再次进行均温。
2.根据权利要求1所述的强制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪，其特征在于所述的恒温槽体(301)，恒温槽盖(302)，或者均温体(304)的材料为紫铜。
3.根据权利要求1或2所述的强制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪，其特征在于所述的挡流片(308)在水平方向布置，使上下流动的介质(317)经过时形成水平旋转。
4.根据权利要求1所述的强制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪，其特征在于还包括下屏蔽罩(312)和上屏蔽罩(313)，下屏蔽罩(312)固定于恒温槽体(301)内侧的底部，定位支架(306)固定在下屏蔽罩(312)的上方；上屏蔽罩(313)扣接在下屏蔽罩(312)上并与下屏蔽罩(312) —起构成屏蔽结构。
5.根据权利要求4所述的强制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪，其特征在于所述的上屏蔽罩(313)或者下屏蔽罩(312)的材料为坡莫合金。
6.根据权利要求4所述的强制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪，其特征在于所述的上屏蔽罩(313)或者下屏蔽罩(312)上开有小孔，所述小孔的孔径小于需屏蔽的最高频率的波长的1/10。
全文摘要
强制均温和半导体制冷片调温的惯性仪表测试用温控仪，包括温度控制器(100)、控制和功率放大电路(200)、恒温容器(300)和温度传感器(400)，恒温容器(300)又包括调温元件和均温体(304)。调温元件安装于恒温容器(300)外，利用容器外壳初步均温。采用均温体(304)包容被测对象达到二次均温。控制调温元件的电流形成恒温容器(300)上下部分温度的微小差别，促成恒温容器(300)内介质的上下流动，同时在介质上下流动的路径中设置水平放置的挡流片(308)，使介质旋转，加强传导与对流。本发明结构紧凑，具有使被测对象温度均匀，反应快，调温功率小，控温度精度高，通过电源产生的干扰小的优点。
文档编号G05D23/30GK103034265SQ201210535030
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者张传根, 姚竹贤 申请人:北京兴华机械厂