[發明專利]一種光學件溫度控制方法及光學系統

有效

• 申請號: 201811457687.6
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109582059B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 陳水忠;喬占朵;朱海博
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 符亞飛

本發明涉及一種光學件溫度控制方法及光學系統，該方法包括如下步驟：在對被控光學件進行溫度控制時，檢測當前的用于裝配被控光學件的外圍機械件的溫度和當前的環境溫度，根據外圍機械件的溫度、對應的環境溫度、對應的目標溫度和被控光學件的溫度的對應關系以及當前的目標溫度，得到與當前的目標溫度、當前的外圍機械件溫度以及當前的環境溫度對應的被控光學件的溫度，將得到的被控光學件的溫度作為該被控光學件當前實際溫度的反饋值，結合當前的目標溫度對被控光學件進行溫度控制。本發明通過對應關系，利用熱擴散的方式實現了被控光學件溫度的精準控制。

技術領域

本發明涉及一種光學件溫度控制方法及光學系統。

背景技術

一些對溫度敏感的光學件(如濾光片，光柵等)，在使用時需要精確控制其使用溫度，特別是在軍事儀器中使用時，要求高低溫極限溫度下保持精確的溫度控制。要實現精確的溫控首先需要準確探測被控器件的溫度值，接觸式溫度探測器，例如PT1000，有較高的探測精度，可以達到±0.1℃的測量精度。此接觸式溫度探測器應用較為廣泛，產品及工藝非常成熟，且環境適應性非常好，可以在高低溫極端環境下使用，但是，直接將接觸式溫度探測器貼在被控光學件的表面會影響其使用。

近年來，人們嘗試用非接觸式溫度探測儀器探測光學件的溫度，例如紅外熱像儀，可是紅外熱像儀測量精度較低，很難達到1℃以內，且不適合在低溫條件下使用。根據研究表明，非接觸式溫度探測儀器很難滿足高低溫整個溫度條件下的高精度探測，進而不能精確控制被控光學件的溫度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光學件溫度控制方法及光學系統，用于解決現有技術中的被控光學件的溫度控制精度低的問題。

為實現上述目的，本發明提出一種光學件溫度控制方法，包括如下步驟：

在對被控光學件進行溫度控制時，檢測當前的用于裝配所述被控光學件的外圍機械件的溫度和當前的環境溫度，根據外圍機械件的溫度、對應的環境溫度、對應的目標溫度和被控光學件的溫度的對應關系以及當前的目標溫度，得到與當前的目標溫度、當前的外圍機械件溫度以及當前的環境溫度對應的被控光學件的溫度，將得到的被控光學件的溫度作為該被控光學件當前實際溫度的反饋值，結合當前的目標溫度對被控光學件進行溫度控制。

由于溫度控制可以采用熱擴散的方式實現，根據熱傳導的相關理論，當物體材料和結構固定，外界環境相同，系統達到穩定狀態時，其溫度分布是相同的，因此，根據外圍機械件的溫度、對應的環境溫度、對應的目標溫度和被控光學件的溫度的對應關系，利用熱擴散的方式實現了被控光學件溫度的精準控制，進而可以獲得更加準確的實驗數值。

進一步的，外圍機械件的溫度、對應的環境溫度、對應的目標溫度和被控光學件的溫度的對應關系的獲取過程為：

設置與被控光學件的結構和材質均相同的光學模擬件，將光學模擬件安裝在外圍機械件中，對所述光學模擬件進行至少兩組溫控實驗：在不同的目標溫度下，當光學模擬件的溫度達到穩定狀態時，記錄外圍機械件的實測溫度、對應的環境溫度、對應的目標溫度以及光學模擬件的實測溫度，得到不同目標溫度、不同外圍機械件溫度、不同環境溫度與光學模擬件的溫度之間的對應關系，得到的對應關系為所述外圍機械件的溫度、對應的環境溫度、對應的目標溫度和被控光學件的溫度的對應關系。

通過對與被控光學件的結構和材質均相同的光學模擬件進行實驗，得到對應關系，由于本實驗中光學模擬件的溫度是通過溫度傳感器實際測得的，因此，此對應關系更加準確。

另外還提出一種光學系統，包括被控光學件和外圍機械件，還包括溫度控制裝置，所述溫度控制裝置包括溫度檢測模塊、數據處理模塊和溫控模塊，