專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光器件加熱保溫裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光器件加熱保溫裝置及方法，尤其涉及一種用于光器件在低溫條件下工作時(shí)的溫度控制裝置及方法，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光器件是用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的連接、能量分路/合路、波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用、光路轉(zhuǎn)換、能量衰減、方向阻隔、光-電-光轉(zhuǎn)換、光信號(hào)放大、光信號(hào)調(diào)制等功能元器件的總稱(chēng)。光器件由于它的電絕緣性、抗電磁干擾性等特性，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于光纖傳感測(cè)量和光纖通 信領(lǐng)域。目前，大多數(shù)光器件受工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響，其正常工作溫度不能低于_20°C，尤其是光濾波器等無(wú)源光器件在低溫條件下工作性能較差，通過(guò)其中的光能量變化較大，當(dāng)?shù)陀赺20°C工作時(shí)會(huì)發(fā)生損壞。因此，對(duì)其進(jìn)行溫度控制就尤為重要?，F(xiàn)有的光器件溫度控制方法包括真空絕熱溫度控制和相變材料溫度控制等。但是，針對(duì)光器件在惡劣環(huán)境無(wú)法正常使用的問(wèn)題，真空絕熱溫度控制方式不適合具有光纖引線的光器件，因?yàn)檩^多的引線不僅影響真空絕熱的效果，而且大壓カ的擠壓會(huì)影響光纖引線中光能量的傳輸，進(jìn)而影響光器件的工作性能。而相變材料溫度控制的控溫范圍局限于相變材料的凝固點(diǎn)附近，不適合惡劣環(huán)境中寬溫工作范圍的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決光器件在低于_20°C條件下工作性能較差的問(wèn)題，提出一種光器件加熱保溫裝置及方法。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種光器件加熱保溫裝置，包括加熱器、隔熱層、防水涂層、腔體外殼、控制電路、熱電偶、加熱器引線和熱電偶引線。所述加熱器用于在溫度低于閾值時(shí)對(duì)受控光器件進(jìn)行加熱，使其工作的環(huán)境溫度在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。所述隔熱層用于對(duì)受控光器件進(jìn)行溫度隔離，使受控光器件溫度降低速度遠(yuǎn)小于環(huán)境溫度降低的速度，當(dāng)加熱器工作時(shí)，阻止熱量向外散發(fā)，提高加熱效率。隔熱層要求使用導(dǎo)熱系數(shù)不大于0. 12瓦/米攝氏度的保溫材料，如礦物纖維、玻璃纖維等。所述防水涂層用于防止溫度在高低之間變化時(shí)產(chǎn)生凝水，對(duì)受控光器件工作性能產(chǎn)生影響。防水涂層的厚度不宣超過(guò)1_。所述控制電路用于對(duì)加熱器的開(kāi)啟與關(guān)閉進(jìn)行自動(dòng)控制，該電路包括分壓電路、減法電路、放大電器、比較器電路和繼電器，其連接關(guān)系為熱電偶的輸出端與分壓電路的輸入端相連，分壓電路的輸出端與減法電路的輸入端相連，減法電路的輸出端與放大電路的輸入端相連，放大電路的輸出端與比較器電路的輸入端相連，比較器電路的輸出端與繼電器的輸入端相連，繼電器的輸出端與加熱器驅(qū)動(dòng)電壓的輸入端相連，加熱器驅(qū)動(dòng)電壓的輸出端與熱電偶的輸入端相連，參考電壓的輸出端與減法電路的輸入端相連。所述熱電偶用于反饋受控光器件當(dāng)前溫度值，將電阻測(cè)量值作為受控光器件當(dāng)前溫度值的對(duì)應(yīng)值，并將電阻測(cè)量值作為電路參數(shù)傳遞到控制電路中。所述加熱器弓I線用于輸入加熱器的驅(qū)動(dòng)電壓。 所述熱電偶引線用于將受控光器件當(dāng)前溫度值對(duì)應(yīng)的電阻測(cè)量值傳遞到控制電路中。所述腔體外殼用于將受控光器件及上述各組成部件封閉起來(lái)。上述組成部件的連接關(guān)系為加熱器粘貼于受控光器件的周?chē)?，熱電偶粘貼在受控光器件ー側(cè)。其中，受控光器件粘貼有熱電偶的ー側(cè)不能粘貼加熱器，且熱電偶的粘貼位置要盡量遠(yuǎn)離加熱器。隔熱層包裹在加熱器外，防水涂層涂抹在隔熱層外。腔體外殼包裹在防水涂層四周。同時(shí)，腔體外殼左右側(cè)面開(kāi)有小孔，用于將加熱器引線、熱電偶引線引出。熱電偶引線、加熱器引線與控制電路相連。ー種使用上述裝置對(duì)光器件進(jìn)行加熱保溫的方法，包括以下步驟首先，通過(guò)熱電偶獲得受控光器件當(dāng)前溫度值對(duì)應(yīng)的電阻測(cè)量值，并將電阻測(cè)量值作為電路參數(shù)傳遞到控制電路中。之后，在控制電路中對(duì)獲得的電阻測(cè)量值進(jìn)行分析，確定受控光器件當(dāng)前溫度環(huán)境。判斷當(dāng)前環(huán)境溫度是否在該器件正常工作溫度范圍內(nèi)，如果超過(guò)其正常工作溫度的下限或上限，則自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉加熱器加熱裝置。有益效果本發(fā)明所述裝置及方法，對(duì)比已有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明對(duì)光器件進(jìn)行低溫加熱控制，可以使器件在低溫環(huán)境下正常工作，解決了光器件在惡劣環(huán)境無(wú)法正常使用的問(wèn)題。2.本發(fā)明通過(guò)控制電路自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)光器件的加熱保溫，使其可在寬溫范圍內(nèi)正常工作，具有控溫范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。3.本發(fā)明使用隔熱層對(duì)受控光器件與外界環(huán)境進(jìn)行溫度隔離，并在隔熱層外使用防水涂層進(jìn)行封閉，使用腔體外殼對(duì)整體進(jìn)行封裝，提高了加熱保溫的效率，減小了加熱保溫的的功耗。


圖I為本發(fā)明所述加熱保溫裝置示意圖；圖2為本發(fā)明所述裝置中控制電路組成示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例I所述受控光器件俯視示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例I所述受控光器件仰視示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2所述受控光器件俯視示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例2所述受控光器件仰視示意圖；其中，I-受控光器件、2-加熱器、3-隔熱層、4-防水涂層、5-腔體外売、6_控制電路、7-熱電偶、8-加熱器引線、9-熱電偶引線、10-FP濾波器前、II-FP濾波器上、12-FP濾波器后、13-FP濾波器引線、14-FP濾波器焊腿、15-FP濾波器底面、16-光纖標(biāo)準(zhǔn)具上、17-光纖標(biāo)準(zhǔn)具引線、18-光纖標(biāo)準(zhǔn)具底面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I
在本實(shí)施例中，將使用本發(fā)明方法及裝 置對(duì)FP濾波器進(jìn)行加熱保溫自動(dòng)控制。如圖I，所述光器件加熱保溫裝置包括加熱器2、隔熱層3、防水涂層4、腔體外殼5、控制電路6、熱電偶7、加熱器引線8、熱電偶引線9組成。如圖3、圖4所示，受控光器件I為FP濾波器為長(zhǎng)方體器件，且FP濾波器底面15有FP濾波器焊腿14，F(xiàn)P濾波器引線13從受控光器件I的左右兩側(cè)面進(jìn)出，因此，該加熱保溫裝置的腔體外殼5左右兩側(cè)面有光纖進(jìn)出孔，底面有焊腿孔。用于該FP濾波器的加熱保溫裝置的連接關(guān)系如下FP濾波器前10，F(xiàn)P濾波器后12，F(xiàn)P濾波器上11三個(gè)側(cè)面粘貼加熱器2，F(xiàn)P濾波器底面15上粘貼熱電偶7 ;其中，F(xiàn)P濾波器底面15粘貼有熱電偶7的ー側(cè)不能粘貼加熱器2，且熱電偶7的粘貼位置要盡量遠(yuǎn)離加熱器2 ；隔熱層3包覆在加熱器2外，防水涂層4包覆隔熱層3夕卜，腔體外殼5包覆防水涂層4;腔體外殼5左右側(cè)面開(kāi)孔，將FP濾波器引線13、加熱器引線8，熱電偶引線9引出。腔體外殼5底面需要開(kāi)孔，將FP濾波器底面15的FP濾波器焊腿14伸出腔體外殼5外；將熱電偶引線9，加熱器引線8接入控制電路6中，構(gòu)成微型加熱保溫裝置?？刂齐娐?由熱電偶的阻值進(jìn)入分壓電路，分壓電路的輸出電壓值和參考電壓值進(jìn)入減法電路，經(jīng)運(yùn)算得到減法電路輸出，再進(jìn)入放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行10倍放大，放大后的信號(hào)進(jìn)入比較器，經(jīng)運(yùn)算后的輸出電壓通過(guò)繼電器控制加熱器驅(qū)動(dòng)電壓，通過(guò)加熱器驅(qū)動(dòng)電壓控制加熱器，改變熱電偶輸出阻值。如圖2，該FP濾波器的加熱保溫方法，包括以下步驟首先，熱電偶7將當(dāng)前阻值傳入電路，分壓電路將阻值轉(zhuǎn)換為電壓值，阻值越大和電壓值越大，呈線性關(guān)系。其次，減法電路將分壓值減去參考電壓，得到被測(cè)值與參考值的差值。再次，經(jīng)放大電路將差值放大10倍。減法電路與放大電路級(jí)聯(lián)，作用在于將兩個(gè)不同溫度對(duì)應(yīng)的電壓值的差值放大10倍，易于被比較器電路分辨。然后，由比較器電路輸出控制繼電器開(kāi)關(guān)電壓，-10°C開(kāi)啟，30°C關(guān)閉。當(dāng)繼電器開(kāi)啟時(shí)，加熱片驅(qū)動(dòng)電壓工作，對(duì)FP濾波器進(jìn)行加熱，當(dāng)繼電器關(guān)閉時(shí)，加熱片驅(qū)動(dòng)電壓停止工作。最后，F(xiàn)P濾波器溫度改變時(shí)，通過(guò)熱電偶7反饋當(dāng)前溫度值，經(jīng)電路處理，形成閉環(huán)自動(dòng)控制。實(shí)施例2在本實(shí)施例中，將使用本發(fā)明方法及裝置對(duì)光纖標(biāo)準(zhǔn)具進(jìn)行加熱保溫自動(dòng)控制。如圖I，所述光器件加熱保溫裝置包括加熱器2、隔熱層3、防水涂層4、腔體外殼5、控制電路6、熱電偶7、加熱器引線8、熱電偶引線9組成。
如圖5、圖6所示，受控光器件I為光纖標(biāo)準(zhǔn)具為長(zhǎng)方體器件，光纖標(biāo)準(zhǔn)具引線17從受控光器件I的左右兩側(cè)面進(jìn)出，因此，該加熱保溫裝置的腔體外殼5左右兩側(cè)面有光纖進(jìn)出孔。用于該光纖標(biāo)準(zhǔn)具的加熱保溫裝置的連接關(guān)系如下光纖標(biāo)準(zhǔn)具上16粘貼加熱器2，光纖標(biāo)準(zhǔn)具底面18上粘貼熱電偶7 ;其中，光纖標(biāo)準(zhǔn)具底面18粘貼有熱電偶7的ー側(cè)不能粘貼加熱器2，且熱電偶7的粘貼位置要盡量遠(yuǎn)離加熱器2 ；隔熱層3包覆在加熱器2外，防水涂層4包覆隔熱層3タト，腔體外殼5包覆防水涂層4;腔體外殼5左右側(cè)面需要開(kāi)孔，將光纖標(biāo)準(zhǔn)具引線17、加熱器引線8，熱電偶引線9引出。將熱電偶引線9，加熱器引線8接入控制電路6中，構(gòu)成微型加熱保溫裝置?？刂齐娐?由熱電偶的阻值進(jìn)入分壓電路，分壓電路的輸出電壓值和參考電壓值進(jìn)入減法電路，經(jīng)運(yùn)算得到減法電路輸出，再進(jìn)入放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行10倍放大，放大后的信號(hào)進(jìn)入比較器，經(jīng)運(yùn)算后的輸出電壓通過(guò)繼電器控制加熱器驅(qū)動(dòng)電壓，通過(guò)加熱器驅(qū)動(dòng)電壓控制加熱器，改變熱電偶輸出阻值。如圖2，該光纖標(biāo)準(zhǔn)具的加熱保溫方法，包括以下步驟首先，熱電偶7將當(dāng)前阻值傳入電路，分壓電路將阻值轉(zhuǎn)換為電壓值，阻值越大和電壓值越大，呈線性關(guān)系。其次，減法電路將分壓值減去參考電壓，得到被測(cè)值與參考值的差值。再次，經(jīng)放大電路將差值放大10倍。減法電路與放大電路級(jí)聯(lián)，作用在于將兩個(gè)不同溫度對(duì)應(yīng)的電壓值的差值放大10倍，易于被比較器電路分辨。然后，由比較器電路輸出控制繼電器開(kāi)關(guān)電壓，-10°C開(kāi)啟，30°C關(guān)閉。當(dāng)繼電器開(kāi)啟時(shí)，加熱片驅(qū)動(dòng)電壓工作，對(duì)FP濾波器進(jìn)行加熱，當(dāng)繼電器關(guān)閉時(shí)，加熱片驅(qū)動(dòng)電壓停止工作。最后，光纖標(biāo)準(zhǔn)具溫度改變時(shí)，通過(guò)熱電偶7反饋當(dāng)前溫度值，經(jīng)電路處理，形成閉環(huán)自動(dòng)控制。雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光器件加熱保溫裝置及方法，其特征在于包括由加熱器(2)、隔熱層(3)、防水涂層⑷、腔體外殼(5)、控制電路(6)、熱電偶(7)、加熱器引線⑶和熱電偶引線(9)組成， 其中所述加熱器(2)用于在溫度低于閾值時(shí)對(duì)受控光器件(I)進(jìn)行加熱； 所述隔熱層(3)用于對(duì)受控光器件(I)進(jìn)行溫度隔離； 所述防水涂層(4)用于防止溫度在高低之間變化時(shí)產(chǎn)生凝水； 所述控制電路(6)用于對(duì)加熱器的開(kāi)啟與關(guān)閉進(jìn)行自動(dòng)控制，該電路包括分壓電路、減法電路、放大電器、比較器電路和繼電器，其連接關(guān)系為熱電偶的輸出端與分壓電路的輸入端相連，分壓電路的輸出端與減法電路的輸入端相連，減法電路的輸出端與放大電路的輸入端相連，放大電路的輸出端與比較器電路的輸入端相連，比較器電路的輸出端與繼電器的輸入端相連，繼電器的輸出端與加熱器驅(qū)動(dòng)電壓的輸入端相連，加熱器驅(qū)動(dòng)電壓的輸出端與熱電偶的輸入端相連，參考電壓的輸出端與減法電路的輸入端相連； 所述熱電偶(7)用于反饋受控光器件(I)當(dāng)前溫度值，將電阻測(cè)量值作為受控光器件當(dāng)前溫度值的對(duì)應(yīng)值，并將電阻測(cè)量值作為電路參數(shù)傳遞到控制電路出)中； 所述加熱器引線(8)用于輸入加熱器(2)的驅(qū)動(dòng)電壓； 所述熱電偶引線(9)用于將受控光器件當(dāng)前溫度值對(duì)應(yīng)的電阻測(cè)量值傳遞到控制電路⑶中； 所述腔體外殼(5)用于將受控光器件(I)及上述各組成部件封閉起來(lái)。
上述各組成部件的作用及相互間的連接關(guān)系如下 加熱器(2)粘貼于受控光器件(I)的周?chē)?，熱電?7)粘貼在受控光器件(I) ー側(cè)；其中，受控光器件(I)粘貼有熱電偶(7)的ー側(cè)不能粘貼加熱器(2)，且熱電偶(7)的粘貼位置要盡量遠(yuǎn)離加熱器(2); 隔熱層⑶包裹在加熱器⑵夕卜，防水涂層⑷涂抹在隔熱層⑶夕卜，腔體外殼(5)包裹在防水涂層(4)四周，同時(shí)腔體外殼(5)左右側(cè)面開(kāi)有小孔，用于將加熱器引線(8)、熱電偶引線(9)引出；熱電偶引線(9)、加熱器引線⑶與控制電路(6)相連； ー種使用上述裝置對(duì)光器件進(jìn)行加熱保溫的方法，包括以下步驟 首先，通過(guò)熱電偶(7)獲得受控光器件(I)當(dāng)前溫度值對(duì)應(yīng)的電阻測(cè)量值，并將電阻測(cè)量值作為電路參數(shù)傳遞到控制電路(6)中； 之后，在控制電路(6)中對(duì)獲得的電阻測(cè)量值進(jìn)行分析，確定受控光器件(I)當(dāng)前溫度環(huán)境；判斷當(dāng)前環(huán)境溫度是否在該器件正常工作溫度范圍內(nèi)，如果超過(guò)其正常工作溫度的下限或上限，則自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉加熱器(2)加熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種光器件加熱保溫裝置及方法，其特征在于所述隔熱層(3)要求使用導(dǎo)熱系數(shù)不大于0. 12瓦/米攝氏度的保溫材料，如礦物纖維、玻璃纖維等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種光器件加熱保溫裝置及方法，其特征在于所述防水涂層(4)的厚度不宜超過(guò)1_。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光器件加熱保溫裝置及方法，尤其涉及一種用于光器件在低溫條件下工作時(shí)的溫度控制裝置及方法，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。一種光器件加熱保溫裝置，包括加熱器、隔熱層、防水涂層、腔體外殼、控制電路、熱電偶、加熱器引線和熱電偶引線。本發(fā)明對(duì)光器件進(jìn)行低溫加熱控制，可以使器件在低溫環(huán)境下正常工作，解決了光器件在惡劣環(huán)境無(wú)法正常使用的問(wèn)題。通過(guò)控制電路自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)光器件的加熱保溫，使其可在寬溫范圍內(nèi)正常工作，具有控溫范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。使用隔熱層對(duì)受控光器件與外界環(huán)境進(jìn)行溫度隔離，并在隔熱層外使用防水涂層進(jìn)行封閉，使用腔體外殼對(duì)整體進(jìn)行封裝，提高了加熱保溫的效率，減小了加熱保溫的的功耗。
文檔編號(hào)G05D23/22GK102622012SQ20121008549
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者張磊, 江琴, 胡春艷, 高超 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所