一种恒温控制的散热设备及其微型光谱仪的制作方法

1.本发明涉及光谱仪散热技术领域，具体为一种恒温控制的散热设备及其微型光谱仪。


背景技术：

2.光谱仪是以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置，光谱仪由入射狭缝、色散系统、成像系统和出射狭缝组成，并以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，在选定的波长上(或扫描某一波段)进行强度测定。光谱仪在使用时会产生大量的热，目前市面上已有的光谱仪高效散热装置在使用时，基本上都是通过风扇吹风进行冷却，使用风冷进行散热，风与主板接触的面积小且空气的比热熔小，从而造成散热效率低的问题。
3.现有技术中，公开号为“cn212513326u”的一种用于光谱仪的高效散热装置，包括光谱仪电气箱，光谱仪电气箱的侧边槽内部插接有散热箱，散热箱的内部固定安装有储水箱，储水箱的上端左侧连通有出水管，且出水管上端固定连通有环形水管，通过将环形水管设置为回形管道增加环形水管与光谱仪电气箱内部主板接触的面积，从而增大热传导的效率，达到高效冷却的效果，使用水进行散热可以利用水比热容大的特性增强散热的效率。
4.但现有技术仍存在较大缺陷，如：1，光谱仪在使用过程中对其内部光路结构的精密程度要求极高，微小的形变也会引起测量误差，需要在恒温条件下使用来减少检测的温差，而上述技术中无法根据光谱仪的实际温度对散热装置的散热效果进行调节，无法保证光谱仪处于恒定的温度环境下；2，上述技术的散热装置需要设置液压伸缩杆、隔板等机构推动水循环流动，液压伸缩杆、隔板等机构占据较大空间，导致上述技术的散热装置难以应用在微型光谱仪上。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种恒温控制的散热设备及其微型光谱仪，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种恒温控制的散热设备，包括内部设置光谱仪发热件的散热箱，所述散热箱中设置有通过导线串联电源、引风机组件、半导体组件和滑动电阻器的电路，且散热箱开设有内部设置引风机组件的出风口，所述半导体组件包括依次电性连接的制热半导体、导电片和制冷半导体，且制冷半导体和光谱仪发热件间通过内部存放冷却液的冷却箱固定连接，且制热半导体固定连接有散热板；
8.所述冷却箱中滑动设置有活塞推板，且活塞推板固定连接有滑动伸出冷却箱的滑动插杆，且活塞推板和冷却箱内壁间固定连接有推板弹性连杆，所述滑动电阻器包括固定连接在电阻杆上方的固定接电块和滑动连接在电阻杆上的滑动接电块，所述滑动插杆伸出冷却箱的杆身与滑动接电块固定连接，且冷却箱中气压升高推动活塞推板、滑动插杆带动
滑动接电块向靠近固定接电块的方向运动，且冷却箱中气压降低推动活塞推板、滑动插杆带动滑动接电块向远离固定接电块的方向运动；
9.所述散热箱开设有内部设置鼓风机组件的进风口，且鼓风机组件通过导线、并联接电块与引风机组件并联，所述并联接电块滑动设置在固定接电块上方，所述散热箱内侧壁开设有供滑动插杆滑动插入的滑动插槽，且滑动插槽上方连通有滑槽，所述滑槽中滑动设置有滑动块，且滑动块与并联接电块固定连接，所述滑动块固定连接有滑动伸入滑动插槽中并抵靠在滑动插杆上部的滑动支杆，且滑动插杆上部开设有供滑动支杆下滑伸入的凹槽，且冷却箱中气压升高推动滑动插杆运动至凹槽位于滑动支杆正下方。
10.优选的，所述制热半导体与散热板间通过导热硅脂固定连接，且制冷半导体与冷却箱间也通过导热硅脂固定连接，且冷却箱与光谱仪发热件间也通过导热硅脂固定连接。
11.优选的，所述引风机组件包括安装在引风电机输出端上的引风转杆，且引风转杆上固定连接有若干引风叶片。
12.优选的，所述鼓风组件包括安装在鼓风电机输出端上的鼓风转杆，且鼓风转杆上固定连接有若干鼓风叶片，所述进风口外端固定连接有防尘滤网。
13.优选的，所述冷却箱外壁固定连接有弹性套环，且滑动插杆滑动穿过弹性套环。
14.优选的，所述光谱仪发热件外侧固定连接有安装板，且散热箱和安装板间通过螺栓螺纹连接，所述安装板外侧设置有弹性垫片，且螺栓活动穿过弹性垫片。
15.优选的，所述滑动插杆与滑动接电块间通过绝缘连接块固定连接。
16.优选的，所述光谱仪发热件位于散热箱下部，且制热半导体、导电片和制冷半导体由上至下依次电性连接，所述出风口开设在散热箱顶壁上，且散热板位于出风口正下方，所述进风口开设在散热箱侧壁上，且鼓风机组件正对散热板。
17.优选的，所述散热板上凸出设置有若干间隔分布的挡风柱。
18.一种微型光谱仪，还包括上述的恒温控制的散热设备，且微型光谱仪的发热元件集中设置在光谱仪发热件中。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.本发明的恒温控制的散热设备及其微型光谱仪，通过半导体组件对光谱仪进行制冷，不需另外设置滑动部件、旋转部件等驱动结构，便于安装在微型光谱仪上，还通过冷却箱、滑动变阻器、活塞推板和滑动插杆的配合设置，使得半导体组件根据光谱仪发热件的发热状态而自动调节自身的制冷负荷，从而使得光谱仪处于恒定的最佳温度环境下，避免出现温度变化影响光谱仪工作精度的问题，还通过并联接电块、滑动支杆和滑动插杆上凹槽的配合设置，在光谱仪温度升高时使得鼓风机组件鼓风提高制热半导体的散热效果，防止制热半导体处堆积热量而影响制冷半导体的制冷效果。
附图说明
21.图1为本发明整体结构剖面示意图；
22.图2为图1中a区结构放大示意图；
23.图3为本发明中减小制冷半导体制冷负荷示意图；
24.图4为本发明中增大制冷半导体制冷负荷示意图；
25.图5为本发明中鼓风机组件工作示意图；
26.图6为图5中b区结构放大示意图。
27.图中：1散热箱、101出风口、102进风口、103滑动插槽、104滑槽、2导线、3电源、4制热半导体、5导电片、6制冷半导体、7电阻杆、8固定接电块、9滑动接电块、10冷却箱、11活塞推板、12滑动插杆、121凹槽、13推板弹性连杆、14散热板、15并联接电块、16滑动块、17滑动支杆、18导热硅脂、19引风电机、20引风转杆、21引风叶片、22鼓风电机、23鼓风转杆、24鼓风叶片、25防尘滤网、26弹性套环、27光谱仪发热件、28安装板、29螺栓、30弹性垫片、31绝缘连接块。
具体实施方式
28.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，所描述的实施例仅仅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做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。
29.请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：
30.实施例一：
31.一种恒温控制的散热设备，包括散热箱1，且散热箱1下部设置有光谱仪发热件27，在光谱仪工作过程中，光谱仪发热件27上堆积热量，散热箱1中设置有通过导线2串联电源3、引风机组件、半导体组件和滑动电阻器的电路，且散热箱1顶壁开设有内部设置引风机组件的出风口101，半导体组件包括由上至下依次电性连接的制热半导体4、导电片5和制冷半导体6，电源3向引风机组件和半导体组件供电，使得制冷半导体6发出冷量，制热半导体4发出热量，相较于传统压缩式制冷和吸收式制冷而言，半导体制冷具有不需要制冷剂和运动部件等特点，使得制冷半导体6具有长久连续工作，工作过程不发出噪音震动等优势，满足安装在精细设备如微型光谱仪中的要求，且精细设备如微型光谱仪等设备对制冷量要求不高，制冷半导体6足够满足制冷量需求，且制冷半导体6是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，为后续调节制冷半导体6制冷量实现恒温控制效果提高基础条件，引风机组件从散热箱1内部吸风，引风机组件吸风及时将制热半导体4散发的热量排出散热箱1，避免制热半导体4处堆积热量，而对制冷半导体6的工作造成不利影响，制热半导体4上方设置有散热板14，且制热半导体4与散热板14间通过导热硅脂18固定连接，导热硅脂18具有较好的导热性能，便于及时将制热半导体4上的热量排放至散热板14上，散热板14位于出风口101正下方，使得引风机组件更好地抽出散热板14附近的热量，提高散热板14的散热效果，散热板14上部凸出设置有若干间隔分布的挡风柱，多个挡风柱的设置增大散热板14的换热面积，进一步提高散热板14的散热效果，从而提高制热半导体4的散热效果；
32.制冷半导体6位于光谱仪发热件27上方，且制冷半导体6和光谱仪发热件27间设置有内部存放冷却液的冷却箱10，制冷半导体6发出的冷量通过冷却箱10传递至光谱仪发热件27上，实现对光谱仪发热件27的散热冷却，制冷半导体6与冷却箱10间通过导热硅脂18固定连接，且冷却箱10与光谱仪发热件27间也通过导热硅脂18固定连接，导热硅脂18铺设在光谱仪发热件27的整个上端面上，使得冷量能够均匀铺设在光谱仪发热件27上，提高光谱仪发热件27的换热均匀性，从而提高对光谱仪发热件27的冷却效果，导热硅脂18具有较好
的导热性能，便于及时将制冷半导体6上的冷量通过冷却箱10传递至光谱仪发热件27上，实现对光谱仪发热件27的散热冷却，避免光谱仪发热件27在工作过程中堆积过多热量而无法及时排出，给光谱仪的工作造成不利影响，通过制冷半导体6和制热半导体4的配合设置对光谱仪发热件27进行制冷，不需另外设置滑动部件、旋转部件等驱动结构，便于安装在微型光谱仪上，且制冷半导体6和制热半导体4工作时没有震动、噪音等影响因素，对光谱仪的工作影响程度较小，且制冷半导体6热惯性非常小，能够实现快速制冷，提高对光谱仪发热件27的制冷效率；
33.冷却箱10内左右滑动设置有活塞推板11，冷却液存放在活塞推板11右端面与冷却箱10内壁之间的区域，且活塞推板11左端面固定连接有向左滑动伸出冷却箱10的滑动插杆12，冷却箱10左端外壁固定连接有弹性套环26，且滑动插杆12滑动穿过弹性套环26，弹性套环26的设置起到防渗效果，避免冷却箱10中的冷却液从滑动插杆12和冷却箱10间隙处渗出，渗出的冷却液流淌至光谱仪发热件27上给电子元件造成不利影响的问题，活塞推板11左端面和冷却箱10左端内壁间固定连接有推板弹性连杆13，推板弹性连杆13优选套设在滑动插杆12外侧，滑动插杆12对推板弹性连杆13的弹性形变过程进行导向，避免推板弹性连杆13在形变过程中发生弯曲，提高推板弹性连杆13形变过程的稳定性，制冷半导体6发生冷量并对冷却箱10中的冷却液进行制冷，冷却液对光谱仪发热件27进行制冷，吸收光谱仪发热件27上的热量，制冷半导体6发出的冷量和光谱仪发热件27发出的热量实现热平衡，使得冷却箱10中的气压保持稳定，气压推动活塞推板11处于一个稳定位置，推板弹性连杆13处于压缩状态，当光谱仪发热件27发出的热量增大时，冷却箱10中的冷却液加快蒸发，使得冷却箱10中气压升高，气压推动活塞推板11向左滑动，活塞推板11带动滑动插杆12一同向左滑动，当光谱仪发热件27发出的热量减小时，冷却箱10中的部分冷却液蒸汽液化形成液体，使得冷却箱10中气压降低，活塞推板11在推板弹性连杆13的弹性作用下向右滑动，活塞推板11带动滑动插杆12一同向右滑动；
34.滑动电阻器包括电阻杆7、固定接电块8和滑动接电块9，电阻杆7固定连接在冷却箱10左端内壁上并向右延伸，固定接电块8固定连接在电阻杆7左端上方，滑动接电块9滑动连接在电阻杆7下方，滑动插杆12伸出冷却箱10的杆身位于滑动接电块9下方，且滑动插杆12与滑动接电块9间通过绝缘连接块31固定连接，绝缘连接块31的设置对滑动接电块9起到保护效果，避免出现电路短路的问题；
35.当光谱仪发热件27发出的热量增大时，活塞推板11带动滑动插杆12向左滑动，滑动插杆12通过绝缘连接块31带动滑动接电块9向左滑动，滑动接电块9和固定接电块8间的距离缩短，接入电路的滑动电阻器的电阻减小，电路的电流增大，从而使得半导体组件和引风机组件的工作负荷增大，制冷半导体6发出的冷量增大，使得制冷半导体6通过冷却液对光谱仪发热件27输送的冷量增大，加大对光谱仪发热件27的散热冷却效果，防止光谱仪发热件27上堆积热量而无法排出造成温度升高，影响光谱仪工作精度的问题，引风机组件加快对散热箱1内部的吸风效果，及时将制热半导体4发出的热量排出散热箱1，避免制热半导体4处堆积热量，而对制冷半导体6的工作造成不利影响，当光谱仪发热件27发出的热量减小时，活塞推板11带动滑动插杆12向右滑动，滑动插杆12通过绝缘连接块31带动滑动接电块9向右滑动，滑动接电块9和固定接电块8间的距离增大，接入电路的滑动电阻器的电阻增大，电路的电流减小，从而使得半导体组件和引风机组件的工作负荷减小，制冷半导体6发
出的冷量减小，使得制冷半导体6通过冷却液对光谱仪发热件27输送的冷量减小，降低对光谱仪发热件27的散热冷却效果，防止光谱仪发热件27因冷却过度而降温，影响光谱仪工作精度的问题，通过滑动插杆12带动滑动接电块9滑动的方式改变滑动变阻器接入电路的电阻大小，对半导体组件的工作负荷进行调节，使得制冷半导体4根据光谱仪发热件27的发热状态而自动调节自身的制冷负荷，从而使得光谱仪发热件27处于一个恒定的最佳温度环境下，避免出现温度变化影响光谱仪工作精度的问题；
36.散热箱1左侧壁开设有内部设置鼓风机组件的进风口102，且鼓风机组件正对散热板14，鼓风机组件对散热板14进行鼓风，进一步提高散热板14和制热半导体4的散热效果，且鼓风机组件通过导线2、并联接电块15与引风机组件并联，并联接电块15滑动设置在固定接电块8上方，并联接电块15和固定接电块8间隔设置，使得鼓风机组件未接入电路，鼓风机组件不工作，当并联接电块15下滑至与固定接电块8电性连接时，鼓风机组件接入电路并工作鼓风，散热箱1左侧内壁开设有供滑动插杆12滑动插入的滑动插槽103，滑动插槽103对滑动插杆12的滑动过程进行导向，提高滑动插杆12滑动过程的稳定性，且滑动插槽103上方连通有滑槽104，且滑槽104在散热箱1左侧内壁开口，滑槽104中滑动设置有滑动块16，且滑动块16伸出滑槽104并与并联接电块15固定连接，滑动块16固定连接有滑动伸入滑动插槽103中并抵靠在滑动插杆12上部的滑动支杆17，且滑动插杆12上部开设有供滑动支杆17下滑伸入的、左右朝向的凹槽121，凹槽121左端沿向左方向倾斜向上设置，便于滑动支杆17伸入或离开凹槽121，利用鼓风机组合和滑动变阻器的配合设置，在增大制冷半导体6制冷量的同时加快制热半导体4处的散热效果，避免制热半导体4处堆积热量，造成制冷半导体6处制冷效率降低的问题，相较于只简单增加滑动变阻器改变电流大小的粗放式调节而言，达到精细化调节的技术效果，保证对光谱仪发热件27的恒温控制效果，且鼓风机组件和引风机组件的配合工作便于引出散热箱1内部灰尘，防止散热箱1内部积灰而对光谱仪的正常工作造成不利影响的问题；
37.在光谱仪发热件27正常工作时，滑动插杆12伸入滑动插槽103中并保持稳定，凹槽121位于滑动支杆17右侧，滑动支杆17抵靠在滑动插杆12上方，滑动支杆17、滑动块16保持稳定，使得滑动块16带动并联接电块15与固定接电块8分离，鼓风机组件不工作，当光谱仪发热件27发热量增大时，滑动插杆12向左滑动并使得凹槽121移动至滑动支杆17正下方，滑动支杆17在重力作用下下滑伸入凹槽121中，滑动支杆17通过滑动块16带动并联接电块15向下滑动，使得并联接电块15和固定接电块8电性连接，鼓风机组件通电工作，鼓风机组件向散热板14处鼓风，提高散热板14的散热效果，从而保证制热半导体4处的散热效果，避免制热半导体4处堆积热量，造成制冷半导体6处制冷效率降低的问题，且鼓风机组件向散热箱1内部鼓风并吹起散热箱1内部的灰尘，便于引风机组件将灰尘引出散热箱1，防止散热箱1内部积灰而对光谱仪的正常工作造成不利影响的问题，当光谱仪发热件27发热量降低时，滑动插杆12向右滑动并使得凹槽121远离滑动支杆17，滑动支杆17仍抵靠在滑动插杆12上方，鼓风机组件不工作。
38.实施例二：
39.实施例二在实施例一的基础上公开了引风机组件和鼓风机组件的具体结构，即：引风机组件包括安装在引风电机19输出端上的引风转杆20，且引风转杆20上固定连接有若干引风叶片21，引风电机19固定连接在出风口101内壁上并与导线2电性连接，引风电机19
通电后带动引风转杆20转动，引风转杆20带动引风叶片21一同转动，引风叶片21转动将散热箱1中的空气引出散热箱1，鼓风组件包括安装在鼓风电机22输出端上的鼓风转杆23，且鼓风转杆23上固定连接有若干鼓风叶片24，鼓风电机22固定连接在进风口102内壁上并与导线2电性连接，鼓风电机22通电后带动鼓风转杆23转动，鼓风转杆23带动鼓风叶片24一同转动，鼓风叶片24转动向散热箱1内部鼓风，进风口102外端固定连接有防尘滤网25，防尘滤网25的设置防止外界灰尘通过进风口102进入散热箱1中，给散热箱1内部元件的工作造成不利影响。
40.实施例三：
41.实施例三在实施例一的基础上给出了一种散热箱1与光谱仪发热件27间的安装方式，即：光谱仪发热件27外侧固定连接有安装板28，且散热箱1和安装板28间通过螺栓29螺纹连接，螺栓29螺纹连接的方式便于拆卸或组装散热箱1和光谱仪发热件27，安装板28外侧设置有弹性垫片30，且螺栓29活动穿过弹性垫片30，弹性垫片30的设置为螺栓29和安装板28间提供缓冲效果，避免螺栓29和安装板28接触面因挤压而损坏。
42.一种微型光谱仪，还包括上述的恒温控制的散热设备，且微型光谱仪的发热元件集中设置在光谱仪发热件27中，再通过制冷半导体6对光谱仪发热件27进行散热冷却。
43.工作原理：电源3向引风机组件和半导体组件供电，使得制冷半导体6发出冷量，制热半导体4发出热量，引风机组件从散热箱1内部吸风并及时将制热半导体4散发的热量排出散热箱1，制冷半导体6通过冷却箱10中的冷却液对光谱仪发热件27进行散热冷却；
44.当光谱仪发热件27发出的热量增大时，冷却箱10中的冷却液加快蒸发，使得冷却箱10中气压升高，气压推动活塞推板11向左滑动，活塞推板11带动滑动插杆12一同向左滑动，滑动插杆12通过绝缘连接块31带动滑动接电块9向左滑动，滑动接电块9和固定接电块8间的距离缩短，接入电路的滑动电阻器的电阻减小，制冷半导体6发出的冷量增大，且滑动插杆12向左滑动并使得凹槽121移动至滑动支杆17正下方，滑动支杆17在重力作用下下滑伸入凹槽121中，滑动支杆17通过滑动块16带动并联接电块15向下滑动，使得并联接电块15和固定接电块8电性连接，鼓风机组件通电工作，加快制热半导体4的散热效果；
45.当光谱仪发热件27发出的热量减小时，冷却箱10中的部分冷却液蒸汽液化形成液体，使得冷却箱10中气压降低，活塞推板11在推板弹性连杆13的弹性作用下向右滑动，活塞推板11带动滑动插杆12一同向右滑动，滑动插杆12通过绝缘连接块31带动滑动接电块9向右滑动，滑动接电块9和固定接电块8间的距离增大，接入电路的滑动电阻器的电阻增大，制冷半导体6发出的冷量减小。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。