一种制冷机制冷量快速测试装置的制作方法

1.本发明涉及机械式低温制冷机测试领域，特别是涉及一种制冷机制冷量快速测试装置。


背景技术：

2.机械式低温制冷机包括脉冲管制冷机、斯特林制冷机、g-m制冷机等。脉冲管制冷机是对回热式低温制冷机的一次重大革新，它取消了广泛应用于常规回热式低温制冷机(斯特林制冷机或g-m制冷机)中的冷端排出器，而以热端调相机构的运作来实现制冷所需的相位差。其中，脉冲管制冷机的冷端运动部件的完全取消，实现了冷端的低振动、低干扰和无磨损，从而该脉冲管制冷机具有低振动和长久耐用的特点，越来越广泛地应用于红外探测器的制冷。
3.制冷量是表征脉冲管制冷机性能的关键参数之一。当前，对脉冲管制冷机的制冷量的测试方式为，在脉冲管制冷机的冷指上设置加热元件与测温元件，加热元件为冷指上人工绕制的加热丝或粘贴的加热片，测温元件为温度传感器，然后，在冷指上包覆多层隔热材料，并将冷指置于真空罩内，确保真空罩的罩口与冷指相对应的一端相密封。在通过真空罩上的杜瓦抽口进行抽真空处理后，即可进行脉冲管制冷机的制冷量测试。这种测试方式可以满足小批量的测试需求，但也存在明显不足：每次在对脉冲管制冷机进行制冷量测试时，都需对冷指手工安装加热元件、测温元件及包覆多层隔热材料，整个操作过程耗时长，一致性差，导致对脉冲管制冷机的制冷量测试出现一定偏差，测试操作的可重复性差，这对于批量生产的脉冲管制冷机的性能表征是不利的。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种制冷机制冷量快速测试装置，用于解决当前对制冷机的制冷量测试存在操作繁琐，测试的一致性和可重复性差，难以实现批量测试的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种制冷机制冷量快速测试装置，包括：真空罩、加热元件和测温元件，所述真空罩的罩口用于与制冷机的冷指的一端密封连接，还包括：导温件和绝热连接件；所述导温件内置于所述真空罩中，并用于与所述冷指的另一端相抵接，所述导温件上设置所述加热元件与所述测温元件；所述绝热连接件的一端连接所述导温件，所述绝热连接件的另一端连接所述真空罩。
6.其中，所述导温件的一端集成所述加热元件与所述测温元件，另一端设有与所述冷指的另一端相适配的安装位；和/或，所述绝热连接件为弹性构件。
7.其中，所述导温件包括用于冷量传导的冷帽，所述加热元件与所述测温元件集成于所述冷帽的帽顶，所述冷帽的帽口为所述安装位。
8.其中，所述冷帽的外侧壁上包覆有隔热层，所述隔热层上开设有多个透气孔。
9.其中，还包括：接口座；所述接口座的其中一个端口与所述真空罩的罩口密封连接，所述接口座的另一个端口用于与所述冷指的一端密封连接，所述接口座的侧壁上装有
真空插座，所述真空插座分别电连接所述加热元件与所述测温元件；所述绝热连接件的另一端连接所述接口座。
10.其中，还包括：支撑架；所述支撑架的一端伸入至所述真空罩内，所述支撑架的另一端连接所述接口座；所述绝热连接件包括多组沿圆周排布的拉线组件，所述拉线组件的一端连接所述导温件，所述拉线组件的中部滑动连接所述支撑架上的导引结构，所述拉线组件的另一端连接所述接口座；所述导温件与所述支撑架相隔离。
11.其中，所述拉线组件相对于所述真空罩的中心轴线呈圆周均匀排布，所述导温件的中心与所述真空罩的中心轴线重合；和/或，所述拉线组件包括：第一凯夫拉线、预紧弹簧和第二凯夫拉线；所述导引结构包括穿线孔或搭载槽；所述第一凯夫拉线的一端连接所述导温件，所述第一凯夫拉线的中部滑动连接所述导引结构，所述第一凯夫拉线的另一端连接所述预紧弹簧的一端，所述预紧弹簧的另一端连接所述第二凯夫拉线的一端，所述第二凯夫拉线的另一端连接所述接口座。
12.其中，所述支撑架包括：支撑环和竖直连杆；所述支撑环与所述真空罩的中心轴线同轴布置，多个所述导引结构在所述支撑环上沿圆周均布；所述竖直连杆包括多个，所述竖直连杆的一端连接所述支撑环，另一端连接所述接口座。
13.其中，所述加热元件与所述测温元件均粘贴于所述导温件上，所述加热元件包括加热片或加热丝，所述测温元件包括温度传感器。
14.本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
15.本发明实施例提供的制冷机制冷量快速测试装置，通过将加热元件与测温元件设置在导温件上，并将导温件通过绝热连接件安装于真空罩内，由绝热连接件在低温环境下对导温件提供高效的绝热支撑，则在对制冷机进行制冷量测试时，只需将其冷指插入至真空罩内，由于冷指的一端与真空罩的罩口密封连接，而另一端与导温件相抵接，从而在对真空罩抽真空处理后，可基于导温件对冷指上制冷量的传导作用，通过加热元件与测温元件对制冷机的制冷量进行测试，并可确保测试结果的准确性。
16.由此可知，本发明结构简单、操作时效性高，制冷机的冷指在插入真空罩后即可进行测量，克服了当前每次对制冷机进行制冷量测试时，均需在冷指上手工安装加热元件、测温元件及包覆多层隔热材料的问题，从而可以相同的状态面向不同制冷机的制冷量测试，确保了测试的一致性和可重复性，提高了测试效率，尤其适用于对批量的脉冲管制冷机的制冷量进行快速测试。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例所示的制冷机制冷量快速测试装置第一视角的结构示意图；
19.图2为本发明实施例所示的图1的a-a剖面结构示意图；
20.图3为本发明实施例所示的制冷机制冷量快速测试装置第二视角的结构示意图(不包含真空罩)；
21.图4为本发明实施例所示的图3的俯视结构示意图。
22.图中，1、真空罩；2、杜瓦抽口；3、冷指；4、导温件；5、加热元件；6、测温元件；7、接口座；8、真空插座；9、支撑架；91、支撑环；92、竖直连杆；10、拉线组件；101、第一凯夫拉线；102、预紧弹簧；103、第二凯夫拉线。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.参见图1，本实施例提供了一种制冷机制冷量快速测试装置，包括：真空罩1、加热元件5和测温元件6，真空罩1的罩口用于与制冷机的冷指3的一端密封连接，还包括：导温件4和绝热连接件；导温件4内置于真空罩1中，并用于与冷指3的另一端相抵接，导温件4上设置加热元件5与测温元件6；绝热连接件的一端连接导温件4，绝热连接件的另一端连接真空罩1。
26.本实施例所示的制冷机制冷量快速测试装置，通过将加热元件5与测温元件6设置在导温件4上，并将导温件4通过绝热连接件安装于真空罩1内，由绝热连接件在低温环境下对导温件4提供高效的绝热支撑，则在对制冷机进行制冷量测试时，只需将其冷指3插入至真空罩1内，由于冷指3的一端与真空罩1的罩口密封连接，而另一端与导温件4相抵接，从而在对真空罩1抽真空处理后，可基于导温件4对冷指3上制冷量的传导作用，通过加热元件5与测温元件6对制冷机的制冷量进行测试，并可确保测试结果的准确性。
27.在此应指出的是，本实施例所示的上述测试装置可构成本领域所公知的真空杜瓦，在真空罩1上设置有杜瓦抽口2。本实施例所示的制冷机可以为脉冲管制冷机、斯特林制冷机、g-m制冷机等，在此不作具体限定，而本实施例尤其适用于脉冲管制冷机，在该脉冲管制冷机的冷指3的一端设有法兰盘，可基于法兰盘实现与真空罩1的罩口之间的密封连接。导温件4可以理解为由导热性较好的导热材料制作而成的构件，以用于对冷指3上的制冷量进行传导，从而便于导温件4上的加热元件5与测温元件6进行相应的测试，其中，加热元件5与测温元件6均可粘贴于导温件4上，并与导温件4电隔离，加热元件5包括加热片或加热丝，测温元件6包括温度传感器或柱状温度计。
28.与此同时，绝热连接件可以理解为由本领域所公知的绝热材料制作而成的构件，用于将导温件4安装于真空罩1内，并与真空罩1的内壁相隔离，其中，绝热连接件的另一端与真空罩1相连接的部位，可以为真空罩1的内罩顶、内侧壁，也可通过其它中间部件与真空罩1相连接，在此不作具体限定。
29.优选地，本实施例中导温件4的一端集成加热元件5与测温元件6，另一端设有与冷
指3的另一端相适配的安装位；和/或，绝热连接件为弹性构件。
30.具体的，本实施例所示的安装位可以为凹槽或卡槽，安装位相应的槽口或卡口形状可以为圆形、三角形、方形等，具体可根据冷指3的截面形状进行适应性设计。如此，基于安装位的设置，既便于实现导温件4与冷指3的另一端之间的安装与定位，又可确保导温件4与冷指3的另一端之间的充分接触，从而在绝热连接件设为弹性构件时，还可基于绝热连接件提供的弹性力，确保导温件4与冷指3的另一端紧密接触，可有效减小制冷量在从冷指3到导温件4的传导过程中所产生的冷量损失，进而可确保检测结果的准确性。
31.如图2所示，在其中一个优选实施例中，导温件4包括用于冷量传导的冷帽，加热元件5与测温元件6集成于冷帽的帽顶，冷帽的帽口为上述实施例所示的安装位。
32.由此，在使用时，在真空罩1的罩口与冷指3的一端密封连接时，冷指3的另一端可十分便捷地插入至冷帽的帽口内，并在两者之间实现较好地接触连接，从而便于制冷量快速地从冷指3传导至冷帽。为了防止制冷量的传导损失，可在冷帽的外侧壁上包覆有一层隔热层，该隔热层可由多层隔热材料组成，这可使得冷帽的外侧壁无裸露，以便基于冷帽帽顶的加热元件5与测温元件6，可较为准确地进行相应的试验测试。与此同时，可在隔热层上开设多个透气孔，以便于在通过真空罩1上的杜瓦抽口2进行抽真空时，隔热层中残余的气体能够及时排出。
33.如图1与图2所示，在进一步的优选实施例中，还可设置接口座7，将接口座7的其中一个端口与真空罩1的罩口密封连接，接口座7的另一个端口与冷指3的一端密封连接，在接口座7的侧壁上安装真空插座8，真空插座8分别电连接加热元件5与测温元件6。
34.具体的，在真空罩1的罩口在竖直朝下布置时，可在真空罩1的罩口安装第一密封圈，以实现与接口座7的上侧端口之间的接触密封，并可通过螺钉或锁紧螺栓对真空罩1的罩口与接口座7的上侧端口进行紧固。如此，真空罩1与接口座7可作为一个整体，在进行试验时无需拆装。
35.相应地，在进行试验时，由于冷指3的一端设有法兰盘，可在接口座7的下侧端口安装第二密封圈，该第二密封圈用于实现与法兰盘之间的接触密封，可通过锁紧螺栓将接口座7的下侧端口与冷指3上相应的法兰盘进行紧固。由此，基于真空罩1与冷指3的一端的法兰盘构成了一个密闭环境，在通过真空罩1上的杜瓦抽口2进行抽真空处理后，由于真空插座8分别电连接加热元件5与测温元件6，从而可将真空插座8通过数据转接线与测试台相连接，可在测试台进行相应的试验测试与数据监测。
36.在此应指出的是，第一密封圈与第二密封圈均可为o型密封圈，进一步地，本实施例还设有基于接口座7的支撑架9；支撑架9的一端伸入至真空罩1内，支撑架9的另一端连接接口座7；绝热连接件包括多组沿圆周排布的拉线组件10，拉线组件10的一端连接导温件4，拉线组件10的中部滑动连接支撑架9上的导引结构，拉线组件10的另一端连接接口座7；其中，导引结构包括穿线孔或搭载槽，导引结构一方面在支撑架9上对拉线组件10提供支撑力，另一方面还对拉线组件10上的拉力进行导向，从而基于接口座7，可由多组拉线组件10同时对导温件4施加沿周向的拉力，使得导温件4悬持于真空罩1内，同时与支撑架9相隔离。
37.如图3与图4所示，拉线组件10可具体设置三组，并将三组拉线组件10相对于真空罩1的中心轴线呈圆周均匀排布。由上述实施例可知，导温件4优选为冷帽，可将冷帽的中心与真空罩1的中心轴线重合，即确保冷帽在真空罩1内处于其中心位置。
38.对于每组拉线组件10而言，如图3所示，它包括第一凯夫拉线101、预紧弹簧102和第二凯夫拉线103；其中，将第一凯夫拉线101的一端连接冷帽的帽顶，将第一凯夫拉线101的中部滑动连接导引结构，由于导引结构优选为穿线孔或搭载槽，可将第一凯夫拉线101的中部穿过穿线孔，或者，将第一凯夫拉线101的中部搭载在搭载槽中，为了防止第一凯夫拉线101在滑动过程中，穿线孔或搭载槽的沿边对第一凯夫拉线101造成损伤，可对穿线孔或搭载槽的沿边进行倒圆角处理；与此同时，将第一凯夫拉线101的另一端连接预紧弹簧102的一端，预紧弹簧102的另一端连接第二凯夫拉线103的一端，第二凯夫拉线103的另一端连接接口座7，由此，基于接口座7、支撑架9及拉线组件10，可将冷帽安装于真空罩1内，并悬持于真空罩1的中心位置。
39.由于第一凯夫拉线101与第二凯夫拉线103均具有较好的绝热特性，且预紧弹簧102能够提供弹性预紧力，从而使得拉线组件10不仅具有绝热特性，还具有一定的弹性形变，由此，可通过多组拉线组件10相配合，对冷帽的安装位置进行调节，使其位于真空罩1的中心位置，并与冷指紧密接触配合，同时还防止冷帽上的冷量扩散至真空罩1及其它搭载结构上。
40.同时，对于支撑架9而言，如图3所示，它包括支撑环91和竖直连杆92；可将支撑环91与真空罩1的中心轴线设为同轴布置，将上述所示的多个导引结构在支撑环91上沿圆周均布；将多个竖直连杆92的上端连接水平布置的支撑环91，并将竖直连杆92的下端连接接口座7，其中，可将支撑架9与接口座7设为一体式结构。由此，既在确保支撑架9整体结构稳固性的同时，又确保了支撑架9上的支撑环91与真空罩1同轴布置，从而可基于支撑环91与多组具有隔热功能的拉线组件10，可对冷帽均匀地施加沿周向的拉力，以使得冷帽悬持于真空罩1的中心，并在冷指3的另一端插装于冷帽的帽口中时，基于拉线组件10提供的弹性预紧力，可确保冷指3与冷帽之间连接的紧密性，从而可确保测试结果的准确性。
41.由此可知，本实施例所示的上述测试装置，结构简单、操作时效性高，制冷机的冷指3在插入真空罩1后即可进行测量，克服了当前每次对制冷机进行制冷量测试时，均需在冷指3上手工安装加热元件5、测温元件6及包覆多层隔热材料的问题，从而可以相同的状态面向不同制冷机的制冷量测试，确保了测试的一致性和可重复性，提高了测试效率，可实现对批量的脉冲管制冷机快速进行制冷量测试。
42.最后应指出的是，本实施例所示的脉冲管制冷机可为透射式低温光学系统在实际工作时的焦距测量提供可靠的真空低温环境，并以此对低温光学的装调提供指导。
43.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。