[实用新型]一种用于在线测量仪表上的散热控温装置

说明书

本实用新型涉及一种散热控温装置，具体地说是一种用于在线测量仪表上的散热控温装置。

现有造纸过程定量，水份，灰分等在线测量仪表所使用的温度控制技术主要有通水冷却和加热恒温两种措施，其中水份仪表由于要求红外敏感元件硫化铅(PbS)的工作温度在0℃左右，用半导体致冷器对其冷却，致冷器的热端与通水冷却管道相联，仍使用水冷措施。水冷的最大弊端是辅助设备复杂，安装维护不好容易造成泄漏，对水温也有一定要求，且通水管道要易弯耐磨，因为上述在线测量仪表需放置到运动的扫描架探头上，测量仪表与通水管道要随扫描架运动。加热恒温有两个弊端：一是有些元件不能采取加热措施，如半导体致冷器，光电倍增管等；二是绝大多数元器件，尤其是电子元器件，在高温下工作，其性能和可靠性都将急剧下降。

正是由于这些问题，使很多引进的仪表不能很好地得到使用，如：造纸过程测量仪表处于瘫痪或勉强工作状态；国产仪表在环境温度较高情况下无法正常工作。

本实用新型目的是针对造纸过程在线测量仪表的散热控温存在的不足，提出一种新的散热控温装置，它有效地将仪表内的热量传送出来，并使仪表内元器件或仪表内环境保持一定温度，从而提高仪表的稳定性和可靠性。

本实用新型分为两部分：一部分是机械部分，由热管，半导体致冷器及被控元件组成；另一部分是温控电路部分，由半导体致冷器、温度传感器、单片机及辅助电路和固态继电器组成。

本实用新型用于造纸过程红外水份在线测量仪表上时的机械结构原理如图1所示，它由箱体9，硫化铅4，半导体致冷器2、3，热管1，温度传感器10组成。硫化铅4焊接在集光球8上，半导体致冷器3的冷端与硫化铅4粘连，半导体致冷器3的热端通过一良导体连接器7把两个半导体致冷器3连接起来，其目的是使两个致冷器工作对称，然后将热管1与连接器7紧密配合(可粘连或用螺钉拧紧)，使两个面接触热阻越小越好。热管1的散热端上部与另一半导体致冷器2粘接，最后，致冷器2用螺钉固定在箱体9上，温度传感器10粘连在连接器7上，箱体9是采用夹层结构，其中外层是铸铝，内层是铁板压制成形，中间是加泡沫填充，起到隔热作用。

本实用新型用于造纸过程纸页定量在线测量仪上时的机械结构原理如图2所示。它由箱体9，连接器7，热管1，半导体致冷器2，温度传感器10和被控元件5组成。被控元件5用螺钉固定在箱体9上，图中的7是一圆环连接器，它与被控元件5紧密的套连，热管1与连接器7是粘接在一起的，热管1的散热端上部与半导体致冷器2的冷端也是粘接在一起的，半导体致冷器2的热端用螺钉固定在箱体9的外壳上，温度传感器10粘接在连接器7上，图2的箱体结构与图1的箱体结构相同。

本实用新型所用半导体致冷器分两种：一种是元器件级半导体致冷器3，主要用于某些元器件的精密温控，一般要求致冷功率小，即在1.0～5.0W范围，体积较小，温差也较小(10°～30℃)的半导体致冷器；本结构中半导体致冷器3就属这一类。结构中的硫化铅是一个对温度十分敏感的元器件，它本身要求在0℃时才能正常工作，因此除了硫化铅本身有一级致冷外，本实用新型又特别在硫化铅外壳又加一级半导体致冷器3，这主要是为了保证元器件本身保持在0℃，使其能正常工作。本实用新型所选用的半导体致冷器3功率为1.0W，温差10°-20℃。第二种是仪表级半导体致冷器2，主要用于对仪表内环境，包括元器件在内进行温控。仪表级半导体致冷器2一般要求功率较大，即在10～50W范围，温差较大(20°～50℃)，所选用的半导体致冷器2功率为50W，温差20°～50℃，半导体致冷器的热端固定在机箱的外壳上，利用壳体散热。若一级半导体致冷器达不到要求，可采用多级串联方式加大温差，若靠仪表外壳9散热仍不能满足半导体致冷器热端散热要求，可采用增加散热面积及加风机强制风冷等措施。

元器件级温度控制，一般要求精度较高，其传感器常用微型热敏电阻6，并放于被控元件4上，我们所采用的是普通微型热敏电阻，将它贴在元器件4上。仪表级温度控制一般要求精度较低，只要工作在一个大致范围即可，其传感器采用热敏电阻或半导体温度传感器，本实用新型所采用的是半导体温度传感器，型号为AD590，把它放在连接器7上。