一种抗大量级冲击振动的杜瓦冷指支撑结构及红外探测器的制作方法

1.本发明属于红外探测器技术领域，具体涉及一种抗大量级冲击振动的杜瓦冷指支撑结构及红外探测器。


背景技术：

2.红外探测器是红外技术的核心部件，也是红外技术发展的先导。红外探测器在导弹制导、航天探测、预警卫星和侦察等民用和军事等方面具有十分广泛的应用。制冷型红外探测器-杜瓦中，冷指气缸是一种悬臂梁结构，同时，由于红外探测器的基板和冷屏等均组装在冷指气缸的顶端，导致冷指气缸成为整个红外探测器组件中的力学最薄弱环节。
3.目前，现有技术中一般采用直接接触式支撑结构，对冷指顶部悬臂梁结构进行加固，如中国专利cn103344342a中公开了一种抗径向振动和冲击的冷平台低漏热支撑结构，由与悬臂式外壳焊接的辅助支撑环和四根斜撑式的矩形截面的低漏热陶瓷棒组成。但是，现有的这种冷指支撑结构由于其与冷指直接接触，大幅增加了热传导漏热，对于杜瓦的冷损牺牲较大，增加了制冷机的负担；同时冷头处的冷屏、滤光片、芯片、陶瓷基板等受冲击时的受力并没有明显减小，其仍存在碎裂、脱落的风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种抗大量级冲击振动的杜瓦冷指支撑结构，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种抗大量级冲击振动的杜瓦冷指支撑结构，该杜瓦冷指支撑结构为外侧可固定于杜瓦外壳上，内侧可套接于冷指气缸外部且与冷指气缸间具有一定间隙的环状结构，该环状结构具有弹性。
6.进一步的，该杜瓦冷指支撑结构包括支撑环和弹性件，所述支撑环包括安装于杜瓦外壳内侧壁的外环，以及套接于冷指气缸外部且与冷指气缸间具有一定间隙的内环；所述外环与内环同轴布置，所述弹性件连接于外环与内环之间。
7.进一步的，所述弹性件有多个，沿支撑环的周向布置于外环与内环之间。
8.进一步的，所述外环与内环同心布置，且弹性件的弹性形变方向沿支撑环的径向。
9.进一步的，所述弹性件为弹簧，多个弹簧沿支撑环的周向等间距分布。
10.进一步的，所述弹性件有4个，以冷指气缸为中心，两两相邻呈90
°
均匀分布。
11.进一步的，所述外环内壁上对应弹性件连接处设有第一连接凸台，所述第一连接凸台由外环内壁沿外环径向向内环侧延伸；或者所述内环内壁上对应弹性件连接处设有第二连接凸台，所述第二连接凸台由内环外壁沿内环径向向外环侧延伸；或者所述外环内壁上对应弹性件连接处设有第一连接凸台，所述内环内壁上对应弹性件连接处设有第二连接凸台，所述第一连接凸台与第二连接凸台一一对应布置。
12.另外，本发明还提供了一种红外探测器，包括杜瓦组件以及上述的杜瓦冷指支撑
结构，所述杜瓦组件包括杜瓦外壳以及设置在杜瓦外壳内部的冷屏、陶瓷基板、芯片和冷指气缸，所述陶瓷基板位于冷指气缸的上端部，所述冷屏和芯片安装于陶瓷基板上，且芯片位于冷屏内部，所述杜瓦冷指支撑结构位于杜瓦外壳和冷指气缸之间，且杜瓦冷指支撑结构的外侧固定安装于杜瓦外壳的内侧壁上，杜瓦冷指支撑结构的内侧套接于冷指气缸的外部，且与冷指气缸间具有一定间隙。
13.进一步的，所述杜瓦冷指支撑结构的内侧位于冷指气缸上部靠近陶瓷基板的部位。
14.进一步的，所述杜瓦冷指支撑结构有多个，沿冷指气缸轴线由上至下间隔布置，且该多个杜瓦冷指支撑结构的内侧与冷指气缸间的间距由上至下逐渐增大。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供的这种抗大量级冲击振动的杜瓦冷指支撑结构通过外环固定在杜瓦外壳上，中间通过弹性件连接，内环处于冷指气缸外部，在无除重力外的其他外力影响时，并不与冷指气缸直接接触，利用弹性件的弹性势能吸收冲击振动传导到冷指的冲击能量，可以大幅减小冷指的摆动幅度，减小铂铱丝拉断、崩断的风险，同时还可使冷屏、滤光片、芯片、陶瓷基板等的受力大幅度减小，碎裂、脱落的风险大幅降低。
16.以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
17.图1是本发明实施例中红外探测器的杜瓦组件结构示意图；图2是本发明实施例中杜瓦冷指支撑结构的第一种实施方式示意图；图3是本发明实施例中杜瓦冷指支撑结构的第二种实施方式示意图；图4是本发明实施例中杜瓦冷指支撑结构的第三种实施方式示意图；图5是本发明实施例中杜瓦冷指支撑结构的第四种实施方式示意图。
18.附图标记说明：1、冷指气缸；2、杜瓦外壳；3、外环；4、弹性件；5、内环；6、陶瓷基板；7、芯片；8、冷屏；9、第一连接凸台；10、第二连接凸台。
具体实施方式
19.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它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.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，还可以是抵触连接或一体地连接；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。
22.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
23.如图1和图2所示，本实施例提供了一种抗大量级冲击振动的杜瓦冷指支撑结构，该杜瓦冷指支撑结构为外侧可固定于杜瓦外壳2上，内侧可套接于冷指气缸1外部且与冷指气缸1间具有一定间隙的环状结构，该环状结构具有弹性。
24.一种具体的实施方式，该杜瓦冷指支撑结构包括支撑环和弹性件4，所述支撑环包括安装于杜瓦外壳2内侧壁的外环3，以及套接于冷指气缸1外部且与冷指气缸1间具有一定间隙的内环5；所述外环3与内环5同轴布置，所述弹性件4有多个，沿支撑环的周向布置于外环3与内环5之间。其中，弹性件4具有一定刚度，不仅能发生弹性形变，还能对支撑环的内环5起到支撑作用，从而保证内环5与冷指气缸1之间保持一定的间隙，在无除重力外的其他外力影响时，内环5并不与冷指气缸1直接接触。
25.本实施例中通过设计这种非接触式的杜瓦冷指支撑结构，当探测器正常工作时，由于内环5与冷指气缸1之间不直接接触，从而不会通过支撑环进行热交换，因此不会增加杜瓦的冷损，不会增加制冷机的负担；而当探测器组件受到较大量级的冲击振动影响时，冷指的悬臂梁结构会发生摆动，当摆动到达一定幅度时，会受到支撑环的内环5阻挡，同时内环5与外环3之间的弹性件4发生形变，冲击带来的能量转换为弹性件4的弹性势能被吸收，适当强度的弹性件4可以吸收大量的冲击能量，大幅度减小冷头的摆动；因此，冷头上的冷屏、滤光片、芯片、陶瓷基板等元件的受力大幅度减小，碎裂、脱落的风险降低，同时陶瓷基板到陶瓷引线环之间的引线（一般采用铂铱丝）摆幅减小，引线受力降低，减小了引线断裂的风险。
26.对于支撑环与弹性件4的相对位置布置形式可以是多种形式，例如可以将支撑环的内环5与外环3分别上下布置，弹性件4两端分别连接内环5与外环3，呈倾斜布置；而本实施例中优选，如图1和图2所示，所述外环3与内环5同心布置，且弹性件4的弹性形变方向沿支撑环的径向，这样可最大程度的利用弹性件4的弹性势能吸收冷指受到较大量级冲击带来的能量。
27.可选的，所述弹性件4采用弹簧，弹簧具有一定刚度，能够在内环5与冷指气缸1之间存在间隙无相互作用的情况下，对内环5起到一定支撑作用；同时多个弹簧沿支撑环的周向等间距分布，弹性件4的具体数量可以根据实际需求进行设定，在本实施例中，所述弹性件4选用4个，以冷指气缸1为中心，两两相邻呈90
°
均匀分布。
28.为了便于弹性件4与支撑环的内外环之间的连接，具体的，如图3所示，可以在所述外环3内壁上对应弹性件4连接处设置第一连接凸台9，所述第一连接凸台9由外环3内壁沿外环3径向向内环5侧延伸，第一连接凸台9可以与外环3一体成型；或者，如图4所示，在所述内环5内壁上对应弹性件4连接处设置第二连接凸台10，所述第二连接凸台10由内环5外壁沿内环5径向向外环3侧延伸，第二连接凸台10可以与内环5一体成型；或者，如图5所示，在所述外环3内壁上对应弹性件4连接处设置第一连接凸台9，所述内环5内壁上对应弹性件4连接处设有第二连接凸台10，所述第一连接凸台9与第二连接凸台10一一对应布置。通过在内外环上设计连接凸台结构形式用于与弹性件4进行连接，增加了弹性件4与内外环连接的
便利性和连接强度。
29.另外，如图1所示，本发明还提供了一种红外探测器，包括杜瓦组件以及上述的杜瓦冷指支撑结构，所述杜瓦组件包括杜瓦外壳2以及设置在杜瓦外壳2内部的冷屏8、陶瓷基板6、芯片7和冷指气缸1，所述陶瓷基板6位于冷指气缸1的上端部，所述冷屏8和芯片7安装于陶瓷基板6上，且芯片7位于冷屏8内部，所述杜瓦冷指支撑结构位于杜瓦外壳2和冷指气缸1之间，且杜瓦冷指支撑结构的外环3固定安装于杜瓦外壳2的内侧壁上，杜瓦冷指支撑结构的内环5套接于冷指气缸1的外部，且内环5与冷指气缸1间具有一定间隙。本实施例提供的这种红外探测器在杜瓦中引入非接触式的杜瓦冷指支撑结构，当该红外探测器正常工作时，由于内环5与冷指气缸1之间不直接接触，从而不会通过支撑环进行热交换，不会增加杜瓦的冷损，从而不会增加制冷机的负担；而当红外探测器受到较大量级的冲击振动影响时，冷指的悬臂梁结构会发生摆动，当摆动到达一定幅度时，会受到支撑环的内环5阻挡，同时内环5与外环3之间的弹性件4发生形变，冲击带来的能量转换为弹性件4的弹性势能被吸收，适当强度的弹性件4可以吸收大量的冲击能量，大幅度减小冷指气缸1的摆动；因此，冷指气缸1上的冷屏8、芯片7、陶瓷基板6等元件的受力大幅度减小，碎裂、脱落的风险降低，同时陶瓷基板6到陶瓷引线环之间的引线（一般采用铂铱丝）摆幅减小，引线受力降低，减小了引线断裂的风险。
30.由于红外探测器受到较大量级的冲击振动时，冷指上部（即冷头）摆动幅度最大，因而优选的，将所述内环5位于冷指气缸1上部靠近陶瓷基板6的部位，通过该杜瓦冷指支撑结构对冷指摆动幅度最大部位进行阻挡，以最大吸收大量的冲击能量，大幅度减小冷指的摆动。
31.在可选的实施方式中，由于冷指摆动过程中，冷指上下摆动幅度不一致，由上至下摆动幅度依次减小，因而可沿冷指气缸1轴线由上至下间隔设置多个所述杜瓦冷指支撑结构对冷指进行支撑，并设计该多个杜瓦冷指支撑结构的内环5与冷指气缸1间的间距由上至下逐渐增大，这样设计可保证，当冷指摆动幅度不大时，仅需最上端的杜瓦冷指支撑结构对冷指的摆动进行阻挡，当冷指摆动幅度增大时，上端的两个杜瓦冷指支撑结构对冷指的摆动进行阻挡，依次类推，从而可根据冷指受到的冲击振动大小自动调节相应数量的杜瓦冷指支撑结构对冷指进行支撑，以减小冷指摆动。
32.综上所述，本发明提供的这种抗大量级冲击振动的杜瓦冷指支撑结构采用非接触式弹簧支撑环，利用弹性件的弹性势能吸收冲击振动传导到冷指的冲击能量，可以大幅减小冷指的摆动幅度，减小铂铱丝拉断、崩断的风险，同时还可使冷屏、滤光片、芯片、陶瓷基板等的受力大幅度减小，碎裂、脱落的风险大幅降低。
33.以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。