[實用新型]一種小型紅外系統

有效

• 申請號: 201020630903.5
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN201903400U
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 張兆會;屈恩世;王華偉;張志;曹劍中
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02;G01J5/08
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 徐平

技術領域

本實用新型涉及一種小型紅外系統，尤其涉及紅外光學系統和熱像儀的溫控設計。

背景技術

隨著紅外技術的發展，紅外設備也逐步向小型化、寬溫度范圍等方向發展，對紅外光學系統的質量要求也越來越高。常用的大型紅外光學系統通常采用制冷式紅外熱像儀，可以確保紅外系統在較大溫度范圍內的可靠安全的工作。但是對于小型的紅外系統而言，受到外形尺寸和重量的限制，一般采用非制冷式紅外熱像儀。對于非制冷式熱像儀，要確保大溫度范圍內的可靠工作，必須設計相應的溫度補償環節或進行消熱設計。

目前對于紅外光學系統的消熱技術主要有三大類：第一類是機械被動式。它利用對溫度敏感的機械材料或者記憶合金，使一個或一組透鏡產生軸向位移，從而補償由于溫度變化引起的像面位移。這種方式由于增加了較多的機械補償部件，故使得系統的體積變大，重量增加。

第二類是電子主動式，它利用溫度傳感器探測出溫度的變化量，然后計算出溫度變化引起的像面位移，借助電機驅動透鏡產生軸向位移，以達到補償效果。這種方式需要電源、電子線路、驅動電機等電子設備，導致系統的可靠性下降，尤其是在航空、航天等力學、溫度環境比較惡劣的領域，應用性不高。

第三類是光學被動式，它利用光學材料熱特性之間的差異，通過不同特性材料之間的合理組合以消除溫度的影響，從而獲得穩定像面的效果。但單純利用紅外材料的不同來進行消熱進而達到像面穩定的目的，具有一定的局限性，也限制了更大范圍的不同紅外光學鏡頭的光學設計。

上述三類消熱技術只是針對紅外光學系統本身而言，并沒有考慮紅外熱像儀對溫度的敏感性和適應性。紅外系統中電路處理系統采用的元器件較多，功耗較大，內部產生熱量累積后將會對紅外熱像儀成像產生較大的影響，因此內部熱量的吸收提取對紅外系統成像是必要的。

實用新型內容

本實用新型旨在提供一種小型紅外系統，以消除現有技術中紅外系統內部產生熱量累積以及環境變化對紅外熱像儀成像質量產生的不利影響。

本實用新型的技術方案為：

一種小型紅外系統，包括紅外鏡頭、紅外熱像儀、電路處理系統和灌封有石蠟的鋁合金制環狀散熱腔體；所述鋁合金制環狀散熱腔體與紅外鏡頭、紅外熱像儀和電路處理系統均緊密接觸且剛性連接。

上述石蠟僅灌封于所述鋁合金制環狀散熱腔體的外腔內；當然，灌封石蠟時應當保證散熱腔體中留有足夠的熱脹冷縮的空間。內腔自然形成空氣填充或真空環境。

上述紅外鏡頭的前部通過軸向的螺釘與所述鋁合金制環狀散熱腔體的內腔的前端固定；在所述內腔中，紅外鏡頭的后方光路上設置對應的所述紅外熱像儀；所述電路處理系統通過導熱板與所述鋁合金制環狀散熱腔體的后端固定連接。

上述鋁合金制環狀散熱腔體剛性連接的紅外熱像儀和電路處理系統均是采用螺釘軸向固定。這樣既便于安裝固定，同時結構穩定性也較好。

上述外腔是直接精密鑄造成形的鋁合金空腔。這樣，材料的致密性和灌注石臘后的密封性較好，可避免安裝后石臘液體的外泄造成熱像儀的污染或其他危險事故。

上述鋁合金制環狀散熱腔體前部端面的外腔對應位置設置有石蠟灌封預留口，該預留口由專用螺紋堵帽涂膠封堵。

上述石蠟選擇比熱容(2.14～2.9)J/g·K、溶化潛熱(200～220)J/g、石蠟密度(0.88～0.915)g/cm3)的全精煉石蠟。

本實用新型具有以下優點：

1、本裝置將紅外鏡頭和紅外熱像儀組合連接在一起，設計出了兩級空腔結構，通過相變材料對熱量的吸收和釋放來確保系統內部的溫度穩定。

2、相變腔體可以充分利用有效空間形成較大的內部空腔結構用以存儲石臘。由于該腔體為精密鑄造成形，材料的致密性和灌注石臘后的密封性較好，可避免安裝后石臘液體的外泄造成熱像儀的污染或其他危險事故。

3、考慮到設備的小型化需求，熱脹特性及控溫范圍的嚴格要求，本實用新型選擇的石蠟品種具備高效儲熱性能。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為相變腔體結構立體示意圖(前視方向)；

圖3為相變腔體結構剖視示意圖。

附圖標號說明：

1-鋁合金制環狀散熱腔體，101-外腔，102-內腔，103-石蠟相變材料，2-紅外鏡頭，3-紅外熱像儀，4-電路處理系統，5-石蠟灌封預留口。

具體實施方式