集成双热电致冷器超长线列InGaAs组件封装技术

为了实现大视场、高空间分辨率、高光谱分辨率的指标要求,通常采用多模块拼接的技术方案,实现超长线列的组件。通过两个热电致冷器的拼接实现120 mm长度的大冷面,通过多个模块拼接实现4000元长线列InGaAs短波红外探测器组件的封装。同时针对超长线列温度均匀性实现、拼接焦平面的共面性、拼接的工程可靠性开展研究,通过热电致冷器的拼接、热分析、冷板材料的选择、零件公差控制及微调节等技术手段,在工程上实现了超大冷面的温度均匀性控制在±0.4℃以内;焦平面的共面性控制在±0.020 mm以内。封装的超长线列InGaAs短波红外组件通过了冲击和随机振动实验,实验前后焦平面的共面性无明显变化,实现了清晰的地面成像。

光纤陀螺中热电致冷器的热分析

论述了热电致冷器中的热效应,分析了由热效应引起的热流分配,推导了描写热流分配的方程组,建立了管芯与环境温差的数学模型。通过对实际模型的测试并对数据的进行拟合,确定了模型中的待定系数。该模型的建立对温控电路的设计具有重要的指导意义。

热电致冷器和毛细泵驱动的小型热公用回路

适合卫星应用的小型热公用回路,可以实现发热设备在星内立体布局,摆脱对散热面的依赖,使卫星的集成度提高,满足大型有效载荷按功能集成后的散热需要。用毛细泵代替机械泵,可以实现无运动部件的高可靠、长寿命、适合卫星应用的小型两相热公用回路。该回路需要对毛细泵主动加热促使工质流动,需要消耗一定的功率。如何降低毛细泵的功耗,是毛细泵驱动的热公用回路实用化的关键。理论和实验证明,热电致冷器在小温差下有较高的热泵系数,用热电致冷器加热毛细泵比直接电加热更经济。

优化热电致冷器,提高系统性能

热电致冷器(TEC)已被用于医疗设备、光谱系统、探测器以及许多其它需要极端稳定的温度控制的应用场合。设计人员在试图制作高性能系统之前。

新的一代热电致冷器件

在过去的几年里,热电致冷器件在光电子领域发生了一场静悄悄的革命,随着这些器件的性能、效率和成本合理性的提高,它们的用途已变得越来越广泛。最近,新型设计的试验。

基于热电致冷器的核磁共振智能空调系统设计

本文介绍了一种以热电致冷器为制冷单元,采用单片机进行温度PID调控的空调设计。

基于热电致冷的恒温控制系统

论述了热电致冷的工作原理和基于热电致冷的恒温控制系统。该控制系统采用高精度的铂电阻传感器,专门的A/D转换电路来实现对温度的自动检测。控制器以参数偏差和偏差变化作为输入,以PID控制器的K_P、K_I、K_D参数作为输出,给出了控制器的硬件结构框架与软件设计方案。实践证明该系统具有良好的稳定性。

半导体热电致冷材料及其应用

本文在简要叙述了热电致冷技术的发展史后,着重说明了热电致冷材料的基本特性和制备方法,致冷器的基本工作原理,设计中要考虑的诸多因素,对若干基本量的计算公式以及热电致冷的优点和它在各领域中的用应。认为热电致冷是具有广阔应用前景的新技术。

热压成型装备精密温控研究

采用热电致冷器作为温度控制的主控元件构建了热压成型系统。针对热电致冷器呈现的复杂热电特性,在对其模型进行小信号线性化的基础上,建立了热电致冷器的控制模型。结合传统PID控制和模糊控制的优点,根据热电致冷器的非线性和可能的不确定性因素,建立了PID参数自调整的推理规则,设计了热压成型装备温控的模糊PID控制器。阶跃响应实验表明:该温控系统具有良好的动态性能和稳态品质,其升降温速率≥1℃/s,温控精度可达0.2℃,满足热压成型装备精密温控的要求。

基于MAX1968的半导体激光温控电路设计

讨论了一种半导体激光温度控制电路的设计方案,能够实时监视和控制激光器温度,以稳定激光器的输出功率和波长。控制核心采用PIC16C73单片机来实现对整个系统的精确控制。热电致冷器驱动电路采用高集成、高性价比和高效率开关型驱动芯片MAX1968来实现。与传统的分立元件设计方法相比,简化了80%的电路设计。实验结果表明,激光器的温度控制精度达到±0.1℃。

光纤光源温度动态特性分析及控制

根据半导体热电致冷器(TEC)工作的基本原理,分析了光纤光源模块的温度动态特性,建立了与之对应的数学模型.对光源模块进行了实际实验测试,采用多点频率的工作电流驱动TEC模块,通过光源模块内部的热敏元件采样光源管芯温度的动态数据,用最小二乘法进行数据拟合,得到了与数学模型十分接近的结果,因此可以确定数学模型中的待定参数.采用MAX1978单片TEC控制器,根据温度动态特性数学模型设计了最优的比例积分微分(PID)补偿网络,实现了光纤光源的温度控制系统,得出了TEC温度控制系统对光源有良好的控制精度和稳定性.

半导体激光器数字温度控制系统的设计

为满足光纤传感对半导体激光器温度控制的要求,设计了半导体激光器数字温度控制系统。介绍了半导体激光器数字温度控制系统的工作原理,针对被控对象的特点,建立和分析了系统的数学模型,并采用双闭环串级调节系统结构的方法,设计了系统的硬件结构,介绍了软件实现方法。实验结果表明使用数字温度控制系统可以使LD的输出波长偏差小于0.01 nm。该系统可以满足光纤传感等领域对半导体激光器温度控制精度和稳定性的要求。

可调谐激光器波长控制

文章介绍了可调谐激光器的波长调节及稳定控制的设计方法,并通过试验验证了其可行性。该设计由温度控制、偏置电流控制及锁波电路3部分组成,温度控制粗调波长,偏置电流控制微调波长,而锁波电路主要是针对外界温度发生变化时提供反馈。它适用于温度控制型分布反馈式(DFB)可调谐激光器的外围电路设计。

非制冷红外焦平面阵列器件驱动电路的研究

分析了电路噪声、电压波动和温度变化等对红外焦平面阵列探测器的工作状态和器件成像品质的影响,论述了设计驱动电路的必要性。在此基础上,设计了非制冷红外焦平面阵列器件的驱动电路,该电路由三个功能模块构成,分别是直流偏置电压电路、单芯片焦平面温度控制电路和基于现场可编程门阵列器件的时序逻辑驱动电路。实验表明,该驱动电路的控温精度优于0.05℃,直流偏压电源精度高,噪声低,时序驱动合理。

LD组件温度稳定性设计

为了研究热电致冷器模块对半导体激光器温度控制系统稳定性的影响,采用模拟比例-积分-微分(PID)网络作为系统的控制器,通过对PID控制网络的调整,优化了热电致冷模块的响应,并根据调整后的PID控制网络及各组成部分的特性建立系统的数学模型,分析了系统对单位阶跃输入的稳态误差和稳定性。经仿真比较,结果表明,优化后的系统具有很好的瞬态特性和稳定性。

InGaAs近红外探测器高可靠封装技术

对256元和512元InGaAs线列探测器进行了气密封装,对封装结构和工艺中的几个关键技术进行了分析,包括热电致冷器的热负载性能、温度烘烤性能、组件密封性。研究结果表明:在室温条件下,热电致冷器的致冷温差可以达到55 K以上,热负载每增加50 mW,致冷温差下降约0.51 K,能够满足组件的使用要求。经过120℃、500 h的烘烤后,热电致冷器仍能保持性能不变。组件的密封性达到了国军标的要求。

大功率半导体激光器温度控制技术研究

介绍了半导体激光器温度控制器的结构组成,给出了控制流过TEC电流幅度、方向和最大值的方法,利用PID实现精确温度控制。实验结果表明,控制的温度范围可达-15～+60℃,温度稳定性为0.02℃。

基于UC3638的PWM双极性电流控制器在TEC温控中的应用

阐述了基于UC3638的PWM双极性电流控制器构成的半导体热电致冷器(TEC)温控系统。对UC3638增强型PWM电机控制IC的特点进行了介绍。给出了由UC3638构成的TEC双极性电流驱动器的设计方法。给出的温控实验结果证明了基于UC3638的控制器是可行的。

半导体激光器温控电路分析与测试

阐述了半导体热电致冷器(TEC)的基本工作原理,分析了TEC线性驱动和PWM驱动的原理以及采用PWM驱动的优点,介绍了PID温度补偿控制的原理,并设计了实验。采用相同的测试条件,对MAX1978、ADN8830和线性功率管进行了性能测试,实验数据表明温度控制电路采用PWM驱动功耗更小,全温(-40-60℃)控制效果更好。