專利名稱：一種電控可變光闌杜瓦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利公開了ー種探測器用電控可變光闌杜瓦，特別是一種用于精確控制光闌孔徑的杜瓦結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
探測器在航天和軍事等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，孔徑光闌是探測器杜瓦組件的ー個重要參數(shù)，理論分析表明光闌視場角越小，探測器的探測率越大。傳統(tǒng)的探測器杜瓦組件和探測器測試杜瓦的孔徑光闌都采用固定的光闌，測試不同背景輻射通量對于探測器的影響需要不斷改變光闌孔徑，采用傳統(tǒng)的杜瓦需要重復(fù)升降溫和更換不同孔徑光闌，耗費大量時間和人力，而手動可變光闌杜瓦只能滿足低精度的光闌孔徑改變。隨著探測器組件的發(fā)展，雙波段和多波段探測器組件需要實時改變孔徑的光闌。電動可變光闌杜瓦是ー種可以實現(xiàn)精確改變孔徑光闌的杜瓦結(jié)構(gòu)，它能夠很好的解決探測器組件測試背景輻射通量對探測器性能的影響和雙波段和多波段探測器組件對于可變光闌的需求。國外已經(jīng)成功研發(fā)超聲電機驅(qū)動可變光闌的杜瓦組件，并且可變孔徑光闌已經(jīng)成為評價第三代紅外探測器器組件的ー項重要指標。超聲電機價格昂貴和市場普及率低，國內(nèi)尚無電控可變光闌杜瓦的相關(guān)產(chǎn)品，本專利采用微型步進電機驅(qū)動可變光闌，實現(xiàn)精確控制光闌孔徑，對探測器組件測試和多波段探測器組件應(yīng)用具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本專利的解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)杜瓦改變光闌孔徑需要重復(fù)升降溫和更換不同孔徑光闌，手動可變光闌杜瓦無法精確改變光闌孔徑，而電動可變光闌杜瓦需要解決電學和機械等方面一系列問題，首先紅外探測器用杜瓦需要提供低溫工作環(huán)境，而微型步進電機不能在低溫下工作，其次微型步進電機無法直接機械驅(qū)動可變光闌孔徑改變。為了克服以上問題，本專利提出ー種電控可變光闌杜瓦。本專利解決的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是可變光闌采用渦輪葉片結(jié)構(gòu)，表面發(fā)黑，減小社瓦的雜散光，整個可變光闌可以經(jīng)受長期的改變光闌孔徑。以微型步進電機作為可變光闌模塊的驅(qū)動元件，步進電機帶有齒輪結(jié)構(gòu)，同時在步進電機和可變光闌之間增加ー個傳動齒輪，實現(xiàn)步進電機間接驅(qū)動可變光闌，步進電機齒輪和傳動齒輪嚙合在一起，傳動齒輪和手動可變光闌之間通過定位銷相互形成ー個整體。在杜瓦冷頭和步進電機之間増加一塊絕熱板，同時傳動齒輪采用導熱差的材料制作，使杜瓦冷頭上的冷量無法直接傳遞給步進電機。步進電機的引線通過電機接ロ從杜瓦引出與步進電機驅(qū)動模塊連接，以便電控整個可變光闌模塊。本專利是ー種電控可變光闌杜瓦，由杜瓦內(nèi)筒8杜瓦外筒9金屬圓柱筒組成的真空密封容器，杜瓦過渡冷頭4上順序安裝杜瓦冷頭1-9、可變光闌支架1-8、可變光闌1-7、傳動齒輪1-5、絕熱板1-3、步進電機1-2，其特征是，傳動齒輪1-5與可變光闌1-7通過定位銷1-6連接成一個傳動整體，步進電機1-2驅(qū)動傳動齒輪1-5，然后帶動可變光闌1-7改變可變光闌孔徑1-7-1，步進電機1-2與傳動齒輪1-5通過齒輪嚙合。所述的可變光闌1-7為渦輪葉片結(jié)構(gòu)，表面發(fā)黑，可變光闌控制點1-7-4控制渦輪葉片轉(zhuǎn)動和方向，實現(xiàn)不同光闌孔徑的改變。 所述的絕熱板1-3和傳動齒輪1-5采用塑料或聚四氟こ烯導熱差的材料。所述的杜瓦窗ロ 3采用ZnSe紅外材料。本專利的有益效果是，傳動齒輪利用導熱差材料制作絕熱板和傳動齒輪隔離杜瓦冷頭和步進電機，避免步進電機低溫工作，滿足紅外探測器組件對于杜瓦低溫下改變光闌孔徑的要求。步進電機通過傳動齒輪間接驅(qū)動手動可變光闌，步進電機的控制模塊可以通過控制步進電機的步長和歩數(shù)可以精確改變可變光闌的孔徑，滿足背景輻射對紅外探測器性能影響的測試要求。

圖1為電動可變光闌杜瓦結(jié)構(gòu)圖。圖2為電控可變光闌模塊結(jié)構(gòu)圖。圖3為可變光闌結(jié)構(gòu)圖。圖1中1.電控可變光闌模塊，2.驅(qū)動結(jié)構(gòu)，3.杜瓦窗ロ，4.杜瓦過渡冷頭，5.步進電機電學接ロ，6.控制信號，7.步進電機控制模塊，8.杜瓦內(nèi)筒，9.杜瓦外筒圖2中ト1.固定環(huán)，ト2.步進電機，ト3.絕熱板，ト4.電機齒輪，ト5.傳動齒輪，1-6定位銷，1-7.可變光闌，1-8可變光闌支架，1-9.杜瓦冷頭。本專利的杜瓦特點是在常規(guī)測試杜瓦上增加如圖2所示的電控可變光闌模塊1，在圖1中，步進電機1-2通過齒輪或螺桿螺栓等驅(qū)動結(jié)構(gòu)2驅(qū)動可變光闌1-7，從而改變可變光闌孔徑，步進電機控制模塊7通過步進電機電學接ロ 5控制步進電機1-2，步進電機安裝在絕熱板1-3上，同時絕熱板1-3和傳動齒輪1-5采用導熱差的材料制作，杜瓦冷頭1-9上的冷量就不能直接傳遞到步進電機1-2，保證步進電機1-2能夠在杜瓦低溫環(huán)境下工作。
具體實施方式
圖2的整個結(jié)構(gòu)安裝在如圖1的電控可變光闌模塊I的位置，步進電機控制模塊7發(fā)出可控制信號6通過步進電機電學接ロ 5驅(qū)動電控可變光闌模塊I的光闌孔徑改變，杜瓦窗ロ 3和電控可變光闌模塊I共同實現(xiàn)紅外探測器所需的背景通光量，杜瓦窗ロ采用ZnSe紅外材料，杜瓦外殼和內(nèi)部支撐材料選用不銹鋼材料,整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,加工方便。在圖2中，步進電機1-2通過螺絲固定在絕熱板1-3上，絕熱板1-3亦通過螺絲固定在可變光闌支架1-8上，可變光闌1-7通過固定環(huán)1-1固定在可變光闌支架1-8上，傳動齒輪1-5通過定位銷1-6與可變光闌1-7的控制點連成ー個整體，傳動齒輪1-5的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)可變光闌1-7的孔徑的改變，電機齒輪1-4和傳動齒輪1-5嚙合在ー個，步進電機1-2的轉(zhuǎn)動帶動傳動齒輪1-5的轉(zhuǎn)動，傳動齒輪1-5帶動定位銷1-6最終帶動可變光闌1-7孔徑的改變，可變光闌支架1-8和絕熱板1-3中間鏤空，避免阻擋入射光，其中絕熱板1-3和傳動齒輪1-5采用導熱差的材料，諸如塑料、聚四氟こ烯等，避免杜瓦冷頭1-9的冷量直接傳到步進電機1-2上，整個可變光闌支架1-8結(jié)構(gòu)采用不銹鋼材料支撐整個電控可變光闌模塊，可變光闌支架1-8通過螺絲固定到杜瓦冷頭1-9上，杜瓦冷頭1-9采用導熱性良好的紫銅材料，探測器組件可安裝在杜瓦冷頭1-9上，整個模塊抽成真空后，就可以為探測器提供一個可變光闌的結(jié)構(gòu)。圖3中1-7-1.可變光闌孔徑，1-7-2.光闌最大孔徑，1-7-3.渦輪葉片，1-7-4.可變光闌控制點，1-5.傳動齒輪，1-6定位銷。在圖3中，可變光闌采用渦輪葉片1-7-3結(jié)構(gòu)，表面發(fā)黑，減小系統(tǒng)的雜散光，可變光闌控制點1-7-4的滑動可改變渦輪葉片的轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)動方向，實現(xiàn)可變光闌孔徑1-7-1大小改變。傳動齒輪1-5和可變光闌1-7采用定位銷1-6相互結(jié)合在一起，傳動齒輪的轉(zhuǎn)動通過定位銷1-6傳遞到可變光闌的控制點，然后改變可變光闌孔徑，可變光闌具有光闌最大孔徑1-7-2，整個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠經(jīng)受長期的可變光闌孔徑改變。
權(quán)利要求1.一種電控可變光闌杜瓦，由杜瓦內(nèi)筒⑶杜瓦外筒(9)金屬圓柱筒組成的真空密封容器，杜瓦過渡冷頭⑷上順序安裝杜瓦冷頭(1-9)、可變光闌支架(1-8)、可變光闌(1-7)、 傳動齒輪(1-5)、絕熱板(1-3)、步進電機(1-2)，其特征是，傳動齒輪(1-5)與可變光闌 (1-7)通過定位銷(1-6)連接成一個傳動整體，步進電機(1-2)驅(qū)動傳動齒輪(1-5)，然后帶動可變光闌(1-7)改變可變光闌孔徑(1-7-1)，步進電機(1-2)與傳動齒輪(1-5)通過齒輪嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控可變光闌杜瓦，其特征是，所述的可變光闌(1-7)為渦輪葉片結(jié)構(gòu)，表面發(fā)黑，可變光闌控制點(1-7-4)控制渦輪葉片轉(zhuǎn)動和方向，實現(xiàn)不同光闌孔徑的改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控可變光闌杜瓦，其特征是，所述的絕熱板(1-3)和傳動齒輪(1-5)采用塑料或聚四氟乙烯導熱差的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控可變光闌杜瓦，其特征是，所述的杜瓦窗口(3)采用 ZnSe紅外材料。
專利摘要本專利公開了一種電控可變光闌杜瓦，由內(nèi)外金屬圓柱筒組成的真空密封容器，在杜瓦窗口下面安裝由步進電機、傳動齒輪、手動可變光闌組成的電控可變光闌模塊。該杜瓦以步進電機作為驅(qū)動單元，通過傳動齒輪改變可變光闌的孔徑，從而控制杜瓦的背景通光量。電動可控光闌杜瓦的優(yōu)點在于通過控制步進電機的步長和步數(shù)可以精確控制杜瓦的孔徑光闌，以適合不同紅外探測器組件對于不同孔徑光闌的要求和紅外探測器組件測試對于可變背景通光量的具體要求。
文檔編號G02B5/00GK202886705SQ20122057169
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者汪洋, 陳安森 申請人:中國科學院上海技術(shù)物理研究所