專利名稱：強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種用于慣性儀表測試的溫度控制裝置。
背景技術：
溫度的測量和控制是ー個廣闊的領域，在科研、生產、生活中都有廣泛的應用。而慣性儀表(陀螺、加速度表)的測量，對溫度控制有很高的要求，不僅要求有高的溫控精度，還要求溫控精度的長期穩定，以及被測同一批次儀表的溫度均勻性。科研和生產中常使用的陀螺及石英表的溫度控制儀，為了內部溫度分布均勻，都留有較大的空間，加熱器件采用專門設計的康銅電阻片，加熱功率大，一般電壓24-28V，電流1-2路，各1. 5-2A，溫控精度最高達T±0. 1°C，長期穩定性難以保證，內部均勻性也缺少把握。如果能使容器內部的空氣流動起來，就可以使溫度分布均勻，但如內裝風扇、電器干擾和震動干擾都是敏感的慣性器件所不能允許的，如果由外部吹入壓縮空氣來促成空氣或液體流動，所吹入的壓縮空氣的溫度又難以控制到所需的精度。
發明內容
本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供了一種控溫精度高、穩定性好且控溫均勻的強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀。本發明的技術解決方案是強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀，包括溫度控制器、控制和功率放大電路、恒溫容器和溫度傳感器，溫度傳感器和被測對象置于恒溫容器內部，溫度傳感器實時采集被測對象的溫度送至溫度控制器，溫度控制器將被測對象的實際溫度與預設的溫度值進行比較，產生對被測對象進行加熱或者制冷的控溫信號，控制和功率放大電路對所述的控溫信號進行濾波放大后送至恒溫容器，對恒溫容器的溫度進行調節，使得被測對象的溫度與預設的溫度值相同；所述的恒溫容器包括恒溫槽體、恒溫槽蓋、安裝架、均溫體、半導體制冷片、定位支架、檔流片、介質；半導體制冷片的熱端粘貼在恒溫槽體和恒溫槽蓋的外表面上，溫度傳感器固定在安裝架上并位于恒溫槽體的中心，檔流片位于溫度傳感器的周圍并固定在安裝架上，被測對象固定在安裝架上檔流片的外圍；安裝架和均溫體固定于定位支架上，定位支架固定于恒溫槽體內腔的底部，恒溫槽蓋扣接在恒溫槽體的上方并與恒溫槽體一起構成密封的腔體，介質充滿所述的腔體；安裝在恒溫槽蓋上的半導體制冷片內通過的電流和安裝在恒溫槽體底部的半導體制冷片內通過的電流有差異，促成介質在所述密封的腔體內上下流動；通過半導體制冷片對控溫信號進行響應，調節恒溫槽體內的溫度，通過恒溫槽體和恒溫槽蓋進行首次均溫，再經均溫體進行二次均溫，由介質在恒溫容器內的流動對被測對象再次進行均溫。所述的恒溫槽體，恒溫槽蓋，或者均溫體的材料為紫銅。所述的擋流片在水平方向布置，使上下流動的介質經過時形成水平旋轉。溫控儀還包括下屏蔽罩和上屏蔽罩，下屏蔽罩固定于恒溫槽體內側的底部，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與下屏蔽罩一起構成屏蔽結構。所述的上屏蔽罩或者下屏蔽罩的材料為坡莫合金。所述的上屏蔽罩或者下屏蔽罩上開有小孔，所述小孔的孔徑小于需屏蔽的最高頻率的波長的1/10。本發明與現有技術相比的優點在于(I)本發明采用了具有相當厚度的紫銅均溫體包容被測對象，對被測對象起到了很好的強制均溫的作用；(2)本發明的調溫元件-半導體制冷片安裝在恒溫容器外，恒溫容器的外殼由有相當厚度的紫銅制成的恒溫槽體和恒溫槽蓋組成，起首次均溫的作用，而現有技術常用的康銅電阻片安裝在恒溫容器內部；(3)本發明通過控制恒溫槽體底部和恒溫槽蓋上調溫元件的電流不同造成小的溫差，促使恒溫容器腔內介質(氣體或液體)的流動，加強了均溫作用；(4)本發明通過在介質流動的途徑中設置檔流片，使介質產生旋轉，進ー步加強均溫作用；(5)本發明由于采用了系列強制均溫措施，結構緊湊，體積縮小，控溫功耗減少，長期溫控精度高，可達±0. 050C ；(6)本發明采用了半導體制冷片作為調溫元件，反應快，既能用于升溫溫控，又能用于降溫溫控，而現有技術的同類產品用于升溫溫控，不能兼容。半導體制冷片加熱效率高，用于升溫溫控時節電效果明顯，電壓由26V降至12V以下，電流由3. 6A降至0. 92A以下，由于電壓電流大幅下降，使對被測對象的干擾減少數倍；用于降溫溫控時，無需制冷機，具有無運動部分，無震動；無制冷劑，無污染的優點。
圖1為本發明溫控儀的組成結構圖；圖2為本發明恒溫容器的結構圖；圖3為本發明定位支架與均溫體的裝配示意圖；圖4為本發明檔流片的布置圖；圖5為本發明實施例的上屏蔽罩和下屏蔽罩裝配示意圖；圖6為本發明的半導體制冷片和恒溫槽體的裝配示意圖；圖7為本發明的半導體制冷片和恒溫槽蓋的裝配示意圖；圖8為本發明實施例的恒溫容器的內部裝配關系示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明溫控儀主要包括溫度控制器100、控制和功率放大電路200、恒溫容器300和溫度傳感器400，四個組成部分共同構成閉環溫度控制系統。由安裝在恒溫容器300中心部位的溫度傳感器400將溫度信號傳給溫度控制器100與溫度預設值進行比較，輸出控制信號，經控制和功率放大電路200給布置在恒溫容器300外側的半導體制冷片305供電，從而調節恒溫容器300的溫度，直到穩定在設定值。強制均溫、緊湊結構和采用新型加熱元件，是本發明的出發點，本發明的核心在于恒溫容器300的設計。如圖2所示，本發明恒溫容器300包括恒溫槽體301、恒溫槽蓋302、安裝架303、均溫體304、半導體制冷片305、定位支架306、檔流片308和介質317。恒溫容器300的外殼由恒溫槽體301和恒溫槽蓋302組成，由紫銅材料加工制作，恒溫槽體301和恒溫槽蓋302的接縫之間夾入密封材料315 (橡膠墊片或硅橡膠)，用螺釘連接。恒溫槽體301和恒溫槽蓋302的外表面與半導體制冷片305的熱端固定，固定處的加工平面度不大于0. 03mm,以便與半導體制冷片305緊密接觸。半導體制冷片305的冷端各與散熱器固定。半導體制冷片305安裝在恒溫槽體301底部和恒溫槽蓋302上的數量相等、而通過的電流有差異，造成上下部溫度差異，在0. 5°C以內，促成恒溫容器300內的介質317上下流動，又不致影響溫度控制精度。利用紫銅良好的導熱性使外殼初步均溫，紫銅、黃銅與鋁的熱導率見表1:表I紫銅、黃銅與鋁的熱導率比較
權利要求
1.強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀，其特征在于包括溫度控制器(100)、控制和功率放大電路(200)、恒溫容器(300)和溫度傳感器(400)，溫度傳感器(400)和被測對象(307)置于恒溫容器(300)內部，溫度傳感器(400)實時采集被測對象(307)的溫度送至溫度控制器(100)，溫度控制器(100)將被測對象(307)的實際溫度與預設的溫度值進行比較，產生對被測對象(307)進行加熱或者制冷的控溫信號，控制和功率放大電路(200)對所述的控溫信號進行濾波放大后送至恒溫容器(300)，對恒溫容器(300)的溫度進行調節，使得被測對象(307)的溫度與預設的溫度值相同；所述的恒溫容器(300)包括恒溫槽體(301)、恒溫槽蓋(302)、安裝架(303)、均溫體(304)、半導體制冷片(305)、定位支架(306)、檔流片(308)、介質(317);半導體制冷片(305)的熱端粘貼在恒溫槽體(301)和恒溫槽蓋(302)的外表面上，溫度傳感器(400)固定在安裝架(303)上并位于恒溫槽體(301)的中心，檔流片(308)位于溫度傳感器(400)的周圍并固定在安裝架(303)上，被測對象(307)固定在安裝架(303)上檔流片(308)的外圍；安裝架(303)和均溫體(304)固定于定位支架(306)上，定位支架(306)固定于恒溫槽體(301)內腔的底部，恒溫槽蓋(302)扣接在恒溫槽體(301)的上方并與恒溫槽體(301) —起構成密封的腔體，介質(317)充滿所述的腔體；安裝在恒溫槽蓋(302)上的半導體制冷片(305)內通過的電流和安裝在恒溫槽體(301)底部的半導體制冷片(305)內通過的電流有差異，促成介質(317)在所述密封的腔體內上下流動；通過半導體制冷片(305)對控溫信號進行響應，調節恒溫槽體(301)內的溫度，通過恒溫槽體(301)和恒溫槽蓋(302)進行首次均溫，再經均溫體(304)進行二次均溫，由介質(317)在恒溫容器(300)內的流動對被測對象(307)再次進行均溫。
2.根據權利要求1所述的強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀，其特征在于所述的恒溫槽體(301)，恒溫槽蓋(302)，或者均溫體(304)的材料為紫銅。
3.根據權利要求1或2所述的強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀，其特征在于所述的擋流片(308)在水平方向布置，使上下流動的介質(317)經過時形成水平旋轉。
4.根據權利要求1所述的強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀，其特征在于還包括下屏蔽罩(312)和上屏蔽罩(313)，下屏蔽罩(312)固定于恒溫槽體(301)內側的底部，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)上并與下屏蔽罩(312) —起構成屏蔽結構。
5.根據權利要求4所述的強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀，其特征在于所述的上屏蔽罩(313)或者下屏蔽罩(312)的材料為坡莫合金。
6.根據權利要求4所述的強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀，其特征在于所述的上屏蔽罩(313)或者下屏蔽罩(312)上開有小孔，所述小孔的孔徑小于需屏蔽的最高頻率的波長的1/10。
全文摘要
強制均溫和半導體制冷片調溫的慣性儀表測試用溫控儀，包括溫度控制器(100)、控制和功率放大電路(200)、恒溫容器(300)和溫度傳感器(400)，恒溫容器(300)又包括調溫元件和均溫體(304)。調溫元件安裝于恒溫容器(300)外，利用容器外殼初步均溫。采用均溫體(304)包容被測對象達到二次均溫。控制調溫元件的電流形成恒溫容器(300)上下部分溫度的微小差別，促成恒溫容器(300)內介質的上下流動，同時在介質上下流動的路徑中設置水平放置的擋流片(308)，使介質旋轉，加強傳導與對流。本發明結構緊湊，具有使被測對象溫度均勻，反應快，調溫功率小，控溫度精度高，通過電源產生的干擾小的優點。
文檔編號G05D23/30GK103034265SQ201210535030
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者張傳根, 姚竹賢 申請人:北京興華機械廠