Термостат для объектов с неравномерным тепловыделением Советский патент 1983 года по МПК G05D23/30 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в лазерной технике для стабилизации температуры объектов с неравномерным тепловыделением, например оптических преобразователей частоты.

Известен термостат, содержащий теплоизолированный корпус, внутри которого размещены рабочая камера, охватывающая термОстатируемый объект с неподвижно установленным на ней датчиком температуры, и тепловой экран с нагревателем с возможностью перемещения вдоль камеры и относительно датчика I.

Температурное поле устройства изменяется вдоль камеры в зависимости от расположения нагревателя и датчика температуры, что позволяет получить необходимое распределение температур на некотором участке термостатируемого объекта (согласно изобретению 0,25-0,3 длины рабочей камеры). Поэтому такое устройство не может обеспечить распределение температур с требуемой точностью по всей длине объекта, в особенности для объектов, у которых имеются внутренние тепловыделения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термостат для электрооптических элементов, который содержит корпус, частично или полностью охватывающий объект термостатирования (кристалл).

В корпусе располагается нагреватель с неоднородной плотностью намотки по продольной оси кристалла, датчик температуры к блок управления.

В устройстве из-за неравномерной плотности намотки нагревателя вдоль кристалла создается неравномерное температурное поле. Тогда температурное поле, возникающее под влиянием саморазогрева кристалла .при наложении на выщеуказанное поле, компенсируется и вдоль оси кристалла Наблюдается . равномерное распределение температур 2.

Однако и это устройство не позволяет достичь требуемой точности термостатирования (±0,05С), так как трудно выполнить намотку нагревателя так, чтобы полностью учесть влияние тепловыделений термостатируемого объекта, кроме того, замена объекта термостатирования влечет за собой обязательное изменение щага намотки нагревателя.

Целью изобретения является повышение точности термостатирования путем обеспечения компенсации неравномерности температурного поля, существующего внутри термостатируемого объекта.

Поставленная цель достигается тем, что термостат для объектов с. неравномерным тепловыделением, содержащий корпус с равномерно распределенным на нем датчиком температуры, связанным с блоком управления, подключенным к входу источника питания, первыйНагреватель с неравномерным шагом намотки по длине объекта, размеихенный на д.атчике температуры, содержит регулируемый резистор и второй нагреватель с неравномерным шагом намотки, расположенный концентрично первому нагревателю, причем шаг намотки второго нагреватея направлен противоположно шагу намотки .первого Нагревателя, вывод одного из на- . гревателей со стороны большего шага соедиС нен с выводом другого нагревателя со стороны меньшего шага и подключен к одному выводу источника питания, а другой вывод каждого из нагревателей подключен к одному из выводов регулируемого резистора, подвижный контакт которого соединен с

5 другим выводом источника питания.

Корпус выполнен из чередующихся элементов, выполненных из металла и теплоизолятора.

На фиг. 1 представлен термостат для

0 объектов с неравномерным тепловыделением, разрез; на фиг. 2 - функциональная схема термостата; на фиг. 3 - график изменения т(мператур вдоль корпуса.

Термостат для объектов с неравномерным

5 тепловыделением содержит корпус 1, охватывающий термостатируемый объект 2, которым может быть оптический кристалл:

Для уменьшения продольного выравнивания температурного поля за счет теплопроводности корпус 1 выполнен в виде тела

0 вращения с проточками для витков нагревателей и датчика, причем он выполнен из чередуюш.ихся элементов 3, 4 теплопроводного материала (например, металла) и теплоизолятора.

На корпусе 1 расположен датчик 5 тем пературы. Нагреватели 6 и 7 расположены концентрично и электрически изолированы друг от друга и от датчика 5 посредством прокладок 8, выполненных из теплопроводного материала. Нагреватели 6, 7 выполнены

с неравномерным щагом намотки. Для защиты от влияний внещней среды термостат помещен в теплоизолирующий кожух 9.

Термостат снабжен блоком 10 управления и источником 11 питания, с которым электрически связаны датчик 5 температуры

5 и нагреватели 6 и 7. Датчик 5 является одним из плеч измерительного моста блока 10 управления, во второе плечо моста (Не по- / казано) включен задатчик температуры фазо-вого синхронизма кристалла.

Нагреватели 6 и 7 одними выводами

0 соединены с выводом источника 11 питания непосредственно, а другими, выводами - с выводами регулируемого резистора 12, который своим подвижным Контактом связан с другим выводом источника 11 питания.

5 Термостат работает следующим образом. С помощью задатчика температуры (не показан) устанавливают оптимальную температуру термостатирования для конкретного оптического кристалла, которая равна температуре фазового синхронизма при генерации второй гармоники.

При этом датчик 5 температуры фиксирует среднюю температуру, установившуюся на поверхности термостатируемого объекта 2. Следовательно, в оптимальных температурных усовиях находится только некоторая зона по длине кристалла. Во время прохождения оптического излучения тепловыделения под влияние)) саморазогрева вдоль оси кристалла распределяются по закону, имеющему вид 1 1о1 , где «, -- мощность первичного излучения, z - координата, направленная по длине кристалла, (Г -0,04см для кристалла СДА. Для создания равномерного температурного поля вдоль оси кристалла необходимо эти тепловыделения компенсировать. Для этого передвигаем

подвижный контакт резистора 12 в положение, соответствующее максимальному значению мощности вторичного излучения.

Достижение максимальной величины мощности вторичного излучения позволяет сделать вывод о том, что с помощью нагревателей 6 и 7 установлен закон тепловыделений вдоль оси кристалла, имеющий вид IT 1(1-е) (фиг. 3), который компенсирует тепловыделения саморазогрева , обеспечивая равномерное температурное псе в кристалле.

Использование изобретения позволит получить требуемую точность термостатированкя путем обеспечения компенсации , неравномерности теплового поля, а ожидаемый экономическнй эффект при внедрении составит 30,3 тыс. руб.

I. ТЕРМОСТАТ ДЛЯ О,БЪЕКТОВ С НЕРАВНОМЕРНЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕМ, содержащий корпус с равномерно распрёделеййым на нем датчиком температуры, связанным с блоком управления, подключенным к входу источника питания, первый нагреватель с неравномерным шагом намотки по длнйе объекта, размещенный на датчике температуры, отличающийся тем. , 1. / /// / 2. J / что. с целью повышения точности термостата, он содержит регулируемый резистор и второй нагреватель с неравномерным шагом намотки, расположенный концечтрично первому нагревателю, причем шаг намотки второго нагревателя направлен противоположно шагу намотки первого нагревателя, вывод одного из нагревателей со стороны большего шага соединен с выводом другого нагрева-. теля со стороны меньшего шага и подключен к одному выводу источника питания, а другой вывод каждого из нагревателей подключен к одному из выводов регулируемого резистора, подвижный контакт которого соединен с другим выводом источника питания. 2. Термостат по п. I. отличающийся тем. что корпус выпонен из чередующихся элементов, выполненных из металла и тепло(Л изолятора