[发明专利]一种用于光腔的多级恒温系统

说明书

本发明涉及一种光腔温控系统，具体涉及一种用于光腔的多级恒温系统，包括壳体、设于壳体内并用于调节光腔温度的一级恒温子系统以及控制壳体内部温度的二级恒温子系统。一级恒温子系统包括包覆于光腔外的换热板、包覆于换热板外的绝热层、设于换热板与绝热层之间的一级温度传感器及调温水箱；调温水箱与换热板管道连接，外侧设有一级半导体制冷片、热管和水箱散热结构；一级半导体制冷片与调温水箱换热，热管传递一级半导体制冷片的热量至水箱散热结构进行散热。与现有技术相比，本发明解决现有技术中光腔恒温精度较差、温控不稳定且散热能力低下的问题，实现了散热能力的提升、温度的温控，保证光腔的恒温效果好、精度高。

技术领域

本发明涉及一种光腔温控系统，具体涉及一种用于光腔的多级恒温系统。

背景技术

光腔是光学实验和光学器件中的关键部件，在监测气体(如N₂O，一氧化二氮)浓度的光学吸收光谱仪中具有重要应用。一氧化二氮是一种具有较高全球变暖潜能的温室气体，同时也是臭氧层损耗的主要原因之一，因此，对N₂O的浓度监测具有重要意义，既有助于环境保护，又对气候变化研究具有指导价值。

在N₂O浓度监测过程中，光腔的温度变化对于测量结果有着非常重要的影响。首先，光腔的温度会影响待测气体的物理状态，如密度、折射率和压强等，这些物理量的变化与测量结果的准确性密切相关。另外，光腔中的气体温度变化也会影响气体分子的热运动，从而影响气体的吸收光谱特性，进而影响测量的可靠性。因此，保证测试过程中光腔始终处于一个相对恒定的温度范围内是至关重要的。

然而，目前的光腔恒温系统普遍存在以下问题：

精度不够高：现有的恒温系统大多采用单级温控技术，其温度控制精度较低，很难满足高精度光学系统对温控精度的要求。

温控不稳定：传统的PID控制系统在处理非线性系统时表现不佳，通常需要将非线性系统进行线性化处理，从而造成控制稳定性的波动。

散热性能差：现有恒温系统的散热性能往往难以满足高功率光学系统的需求，容易导致光学系统过热，影响光学性能。

为了克服现有技术中的上述问题，本发明提供了一种用于光腔的多级高精度恒温系统。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种用于光腔的多级恒温系统，以解决现有技术中光腔恒温精度较差、温控不稳定且散热能力低下的问题，实现了散热能力的提升、温度的温控，进而保证光腔的恒温效果好、精度高，浓度监测结果准确。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于光腔的多级恒温系统，包括壳体、设置于壳体内并用于调节光腔温度的一级恒温子系统以及控制壳体内部温度的二级恒温子系统；

所述的一级恒温子系统包括包覆于光腔外的换热板、包覆于换热板外的绝热层、设置于换热板与绝热层之间的一级温度传感器以及调温水箱；

所述的调温水箱与换热板管道连接，将换热板中的换热流体引出至调温水箱内换热后，重新输入换热板；

所述的调温水箱外侧设置有一级半导体制冷片、热管和水箱散热结构；所述的一级半导体制冷片贴合调温水箱侧壁，一级半导体制冷片与调温水箱换热；所述的热管贴合一级半导体制冷片和水冷散热结构设置，将一级半导体制冷片的热量传递至水冷散热结构，所述的水箱散热结构进行散热；

根据一级温度传感器的信号输出，调整一级半导体制冷片和水箱散热结构的功率以控制光腔的温度；

所述的二级恒温子系统包括设置于绝热层外侧表面的二级温度传感器以及分别设置于壳体不同侧面上的吸气结构和排气结构。