[發明專利]一種激光器溫控系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201811413504.0
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109616856A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 袁曉蓉;劉軍;蔣琳;柳麗卿;王永振;張浩;蔡光明;王姣;謝秀芳;李春領
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01S3/04
• 分類號: H01S3/04;H01S5/024
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌

本發明提供了一種激光器溫控系統及其控制方法，該方案包括有壓縮機、冷凝器、節流元件、冷卻器、第一電磁閥和第二電磁閥；壓縮機依次通過管路與冷凝器、冷卻器串聯組成溫控回路；第一電磁閥設置在壓縮機出口與冷凝器入口之間的管路上；節流閥設置在冷凝器出口與冷卻器入口之間的管路上；冷卻器上設置有激光器；第二電磁閥一端與壓縮機出口與第一電磁閥之間的管路連接，第二電磁閥的另一端與壓縮機入口與冷卻器出口之間的管路連接。該方案通過壓縮機轉速調節結合電磁閥實時卸載冷量；利用壓縮機實時散熱，不依賴于環控風或冷卻液，能夠靈活應用于不同機動平臺；通過選擇不同的壓縮機，可適用于不同熱負荷的激光器散熱需求，可擴展性良好。

技術領域

本發明涉及的是激光技術領域，尤其是一種激光器溫控系統及其控制方法。

背景技術

隨著激光技術的迅猛發展，激光器性能在不斷提升，同時其被廣泛應用于國民經濟的各個領域之中。越來越多的機動平臺如飛機、汽車、輪船等對激光器提出了裝配需求。這些機動平臺應用環境通常較為苛刻，對激光器的體積、重量、功耗提出了十分嚴格的限制。因此，激光器的溫控技術成為了制約激光器性能提升及應用擴展的關鍵因素之一。

目前，電子設備普遍使用風冷，半導體制冷以及壓縮機蒸發循環和液冷相結合的方式進行冷卻。其中，風冷技術散熱能力有限，適用于對溫度控制要求不高、熱流密度不大的低功耗電子器件，隨著熱負荷的增加，采用風冷技術的溫控系統體積、規模、功耗顯著增大；半導體制冷結構簡單，控制靈活，控溫精度高，但其制冷效率低，功耗高，制冷量隨著冷、熱端溫差的增大而減小，不適用于環境溫度變化范圍大，體積、功耗限制嚴格的環境。傳統的實時液冷系統，通常采用壓縮機蒸發循環結合液體冷卻，其裝置體積和重量規模較大，功耗較高，不利用工程實際應用。

發明內容

本發明的目的，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種激光器溫控系統及其控制方法，該方案通過壓縮機轉速調節結合電磁閥實時卸載冷量，控溫精度高；利用壓縮機實時散熱，不依賴于環控風或冷卻液，能夠靈活應用于不同機動平臺；通過選擇不同的壓縮機，可適用于不同熱負荷的激光器散熱需求，可擴展性良好。

本方案是通過如下技術措施來實現的：

一種激光器溫控系統，包括有壓縮機、冷凝器、節流元件、冷卻器、第一電磁閥和第二電磁閥；壓縮機依次通過管路與冷凝器、冷卻器串聯組成溫控回路；第一電磁閥設置在壓縮機出口與冷凝器入口之間的管路上；節流閥設置在冷凝器出口與冷卻器入口之間的管路上；冷卻器上設置有激光器；第二電磁閥一端與壓縮機出口與第一電磁閥之間的管路連接，第二電磁閥的另一端與壓縮機入口與冷卻器出口之間的管路連接。

作為本方案的優選：第二電磁閥一端與壓縮機出口與第一電磁閥之間的管路連接，第二電磁閥的另一端與冷卻器入口與節流元件之間的管路連接。

作為本方案的優選：壓縮機為變頻壓縮機。

作為本方案的優選：冷卻器上設置有電加熱器。

一種激光器溫控系統控制方法，包括有以下步驟：

a、根據激光器工作情況，選擇適當的變頻壓縮機；

b、控制系統根據冷卻器表面溫度控制壓縮機轉速，以及第一電磁閥和第二電磁閥的開閉，若冷卻器表面溫度低于設定溫度下限閾值，打開第一電磁閥，關掉第二電磁閥，直至冷卻器表面溫度不低于設定溫度下限閾值，若冷卻器表面溫度高于設定溫度上限閾值，打開第二電磁閥，關掉第一電磁閥，直至冷卻器表面溫度不高于設定溫度上限閾值，若冷卻器表面溫度介于設定溫度上、下限閾值之間，則打開第二電磁閥，關掉第一電磁閥，實時調節壓縮機轉速，以匹配激光器熱負荷使冷卻器表面控溫精度滿足要求。