基于LADRC的跑道积冰主动探测装置温度精准控制

对跑道表面积冰主动进行探测,是保障航班安全运行的重要手段,本文针对目前积冰检测多为被动的积冰后检测的弊端,提出一种以热电制冷器为核心的跑道积冰主动探测装置,超前模拟跑道小范围温度条件和积冰状况,实现跑道积冰主动探测.数值分析表明,装置温度控制易受运行过程中内部参数和外部环境扰动的影响,为实现精准温控,提出一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的温控方法,并利用时变增益方法改进扩张状态观测器(ESO).仿真结果表明LADRC控制有更好的抗干扰能力,总扰动下的均方误差(MSE)较PID和非线性PID(NLPID)控制分别减少了57.22%和55.77%.低温实验箱及室外低温环境下实验结果表明,装置能够快速响应达到目标温度,稳态误差为0.05℃,能够满足积冰状况模拟及积冰主动探测的需求.

双程放大740 mJ TEC冷却LD泵浦Nd∶YAG激光器

报道了一种实现高能量输出的激光二极管(LD)泵浦无水冷全固态Nd∶YAG双程放大器结构。整个放大系统采用了泵浦与晶体棒集成的模块以及半导体制冷器(TEC),从而实现了激光系统的小型化。总腔长为730 mm。在10 Hz重复频率下,主振荡器得到了最大脉冲能量为350 m J的激光输出。脉宽为9.7 ns,光束质量M^2在两个方向分别为7.7和12.3。并进行了双程放大的研究,双程放大后得到了740 m J、10 ns的激光输出。

用于微流控PCR的TEC温控系统结构优化设计

为了实现微流控聚合酶链式反应(PCR)的快速升降温,设计了一种基于半导体制冷片(TEC)的温度控制系统。通过对控温对象微流控PCR芯片的热分析,确定了TEC的参数,并且研究了TEC效率与散热性能之间的关系。在此基础上,设计了一种热管鳍片式高性能散热器,对其传热机理、传热路线及热阻进行了深入分析,建立了有限元模型,并对该热管散热器进行了实验测试。实验结果表明:该温控系统的平均升降温速率达到7.48℃/s,为实现微流控PCR系统的快速精确升降温控制奠定了良好基础。

基于ADN8830的高性能TEC控制电路

在许多光电应用领域中对温度控制的精确性和稳定性有很高的要求。利用ADN8830器件设计出高性能、高稳定TEC(Thermo-Electric Cooler)控制环节。通过实验,证明了基于ADN8830器件 的TEC控制系统对于温度稳定控制具有良好性能。

可调谐激光器高稳定性双闭环温控系统设计

温度稳定性对可调谐激光器波长和功率的稳定性起着至关重要的作用,因此,本文设计并开发了一种可调谐激光器高稳定性双闭环温控系统。首先,为了精确测得激光器工作温度值,设计了一种压差测量电路,对非线性热敏电阻进行精确线性测量;其次,为了向半导体制冷器(TEC)输出稳定的控制电流,设计了一种线性控制的H桥驱动电路,消除了TEC工作电流受到的纹波干扰;再次,为了提高温控系统的抗干扰能力,设计了深度负反馈电路作为系统的内环控制;最后,为了实现温度的实时调节,应用位置式PID对系统进行外环控制。实际电路测试结果表明:设定温度在15~35℃范围内时,激光增益芯片2 h温控稳定度优于±0.005℃,能够满足可调谐激光器温度控制的高稳定性需求。

含TEC复合材料热智能结构的仿真分析

功能单一的结构系统或温控系统已经不能满足航天器的要求,结构-温控功能一体化复合材料受到越来越多的重视。基于热电致冷器(TEC)的热特点,建立了含TEC片的复合材料热智能结构的热分析模型,以SINDA/G软件为仿真平台,研究了TEC片的安放位置、智能结构的热边界条件等因素对结构热分布的影响,还设计了热智能结构的温度控制系统,并利用SIMULINK软件进行了仿真。为热智能结构在计算机芯片的散热设计、红外隐身结构上的应用提供支持。

基于TEC的高精度温控系统设计

设计一种基于热电制冷器(TEC)为温控元件的高精度温控系统。以高集成化MCU E523.05为核心控制器,以Pt1000为感温元件,通过数字PID控制算法进行温度闭环控制。经测试,该系统具有温度控制精度高、升、降温速度快、误差小、可靠性高的特点,在0~80℃温度范围内,温度采集精度可达0.03℃以内,控制精度可达0.1℃以内。

激光器温度控制电路软启动算法研究

为满足激光甲烷传感器在煤矿、天然气等工矿环境应用中6km的传输距离和测量精度,首先设计了一种基于激光吸收峰和工作温度的高精度双闭环负反馈温度控制系统,基于集成的TEC温控芯片开展PI补偿网络设计和系统稳定性、响应特性仿真分析,系统控制误差达减小到约±1.37‰,减小温控系统对激光甲烷传感器测量值的影响;提出了基于逐步迭代逼近的温控软启动算法,整机启动瞬态大电流由0.5A@12VDC减小到0.12A@12VDC,最远传输距离达到6km以上;为激光甲烷传感器在煤矿、天然气等工矿领域的全面推广应用提供了技术支撑。

一种用于半导体泵浦激光器的TEC温度控制系统

为了减小温度变化对半导体泵浦激光器应用质量的影响,设计了一种基于热电制冷器(Thermo-Electric Cooler,TEC)的温度控制系统。系统以STM32为核心控制器,通过温度采样与控制模块确定泵浦模块目标温度与实际温度之间的温差,结合TEC电源模块和主电路模块,并利用PID算法为TEC提供合适的驱动电流使其加热或制冷,以热传递的方式改变泵浦模块的温度,通过闭环控制保证泵浦模块温度的稳定。实验结果表明,温控系统控温精度不超过±1℃,具有良好的稳定性,在工业智能领域中具有一定的应用价值。

带温度控制单元的DML激光器封装国际标准提案

介绍了带温度控制单元激光器在5G通信中的重要性,重点分析了我国牵头的IEC 62148-22:2023《纤维光学有源器件和组件封装和接口标准第22部分:带温度控制单元的25 Gb/s直接调制激光器封装》的提案推进过程和主要技术内容,并阐述进一步推动纤维光学有源光器件国际标准提案的重要意义。

半导体激光器的高精度温控仪

温度对半导体激光器的特性有很大的影响.在要求半导体激光器输出波长稳定的情况下,必须对其温度进行高精度的控制。本文利用高信噪比的运算放大器和普通的负温度系数温度传感器及半导体致冷器做控温元件,研制了一种用于半导体激光器温度控制的高精度温控仪,控制精度可达±0.05℃.

半导体激光器恒温控制理论与应用

设计一种泵浦激光器恒温控制系统 ,并建立其理论模型 ,分析了控制参数对系统阶跃响应的影响 .该系统采用 TEC双向电流制冷 (制热 ) ,可用多种温度传感器作为测温元件 ,运用

基于ADN8831的高性能温度控制系统设计

在光电领域中,有许多无源光器件对温度稳定性的要求很高,基于这一点设计了一个高性能、高精度的温度控制系统。介绍了温度控制原理,讨论了基于ADN8831的温度控制电路的设计,通过试验对所设计的温度控系统进行了测试,测试结果表明:设计的温度控制系统完全符合光电领域对温度稳定性的要求。

半导体制冷果蔬配送箱水冷散热参数优化试验研究

为提高半导体制冷果蔬配送箱的工作性能,提高半导体制冷片热端散热效率,降低散热系统能耗与质量,搭建水冷半导体果蔬配送制冷箱试验平台,针对水泵流量、散热风机风速、水箱容量对半导体制冷性能的影响进行试验研究。结果表明,导体制冷果蔬配送箱最佳水冷散热参数为:水泵流量为13 cm^3/s,散热风机风速4 m/s,水箱200 m L;在该参数条件下,箱内空气温度从25℃降到7℃仅需580 s,半导体制冷片能耗25 165.20 J,制冷系统总能耗为28 408.10 J,制冷效率26.004%,保证了较快的制冷速度和较小的水箱体积,并减少降温能耗。研究结果为便携式果蔬配送系统的设计和优化提供理论依据。

384×288非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计

在分析了法国ULIS公司的384×288元的长波红外非制冷微测辐射热计UL03191结构、性能及工作参数的基础上,针对该探测器数字与模拟两种输出模式设计了基于CPLD驱动电路。通过使用所设计电路采集黑体辐射的光信号转换成12位灰度图像来测试电路工作性能、成像质量和噪声特点,比较两种模式的测试结果,得出采用数字输出模式设计的电路具有体积小、功耗低及成像噪声小等特点。同时,设计了基于ADN8830单芯片热电制冷器控制器的温度控制系统,该系统设置电压由CPLD控制,可实现焦平面阵列根据环境温度变化采用不同工作温度点工作,从而较好的改善探测器工作性能和成像质量,降低探测器功耗。

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。

高稳定度恒温控制器模块的设计与应用

研制一种高稳定度恒温控制器模块,采用表面贴装技术,模块体积小,预置温度的调节可通过远程控制实现,该系统采用TEC双向电流制冷(制热),温度传感器有多种选择,运用PID控制原理获得满意效果。

脉冲方波驱动强化热电制冷的瞬态特性

采用有限差分法对脉冲电压驱动下的瞬态热电效应及其动态特性过程进行了理论分析,探索了非稳态工况下帕尔帖效应、焦耳热效应与傅里叶导热效应之间的耦合关系及其关键制约因素对制冷性能的影响规律,进而探讨了脉冲驱动强化热电制冷性能的作用机理。分析结果得到,在合理电压域值内采用主动控制方法,对热电模块周期性施加数倍于稳态工况理想电压的脉冲突变电压,有益于充分利用帕尔贴制冷效应而推迟出现以焦耳热和傅里叶热耗散形式为主的内部热积聚对热电模块冷端引起的负效应,并能瞬态实现冷端面的制冷强化作用和最大程度实现输入电能的有效转换。该结论不仅为进一步提出脉冲驱动模式的优化控制策略提供了理论依据,也为瞬态热电制冷效应的应用开辟了一条新思路。

CCD芯片热电制冷系统的非稳态性能分析

随着电子设备不断向小型化、集成化发展,热电制冷技术作为一种有效的主动冷却方法被广泛用于重要部件的温度控制。为了获得最佳的制冷效果,文中针对散热受限条件下的CCD芯片热电制冷系统非稳态过程,建立了一个数值分析模型。分析结果表明:在散热受限时,热电制冷系统的传热过程长时间处于非稳态过程;在不超过最大制冷电流的条件下,增大制冷电流可以提高制冷效果,但是大的制冷电流可能出现温度回升的现象;虽然热端散热能力的提高可以改善制冷效果,但是存在一个极限值,这与热电制冷器(TEC)的优值系数有关;当系统载荷发生变化时,合理改变制冷电流和热端散热能力可以提高系统的温度稳定性,其中制冷电流对系统温度稳定性的影响更大。

超稳定线性温控模块设计

在大多数光电应用系统中,温度的波动将直接导致激光器波长和光电探测器响应度漂移,从而导致整体性能下降,因此,研制出高稳定的温度控制模块对光电应用具有重要意义。基于此,以半导体制冷片(TEC)为控温元件,以热敏电阻为温度传感器,采用100μA恒流源电路来驱动热敏电阻,采用模拟比例-积分-微分(PID)电路来计算误差信号,采用大功率恒流源驱动电路来驱动TEC,隔离核心模拟电路与发热元件,从而实现温度的精确闭环控制。通过软件控制Agilent六位半34411 A数字万用表来连续记录数据,测试结果表明:此温度模块在1 h内波动仅±0.01℃,具有极高的稳定性,尤其适用于高稳定的光电系统应用。