红外遥感用低温制冷器的进展

低温制冷器与红外探测器配套，是军事现代化、高新技术等急需发展的关键产品。国内研制技术也已接近国际先进水平，基本掌握了小型化、低振动、长寿命、细方形漆包线制作、间隙密封、消除电磁干扰等相关关键技术。本文列出了已研制过的直线电机谐振压缩机的主要技术性能。希望主管、用户、研制、生产各方通力合作，应用－改进－再应用－再改进，实现我国低温制冷器的产业化。     

快速启动微型J—T制冷器

在一些特殊应用中，要求把红外探测器必须在几秒钟或更短的时间内冷却到工作状态。微型Ｊ－Ｔ式制冷是常用致冷方式。本文介绍了快速启动冷却红外探测器的Ｊ－Ｔ制冷器的设计及达到快速冷却的方法以及测试结果。     

用于空间BIB探测器的0.3 W@4.2 K大冷量轻量化低温系统

大阵列BIB探测器由于其高量子效率和低暗电流而成为广泛的研究对象,特别是在空间应用方向。如2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜,它已经进行了许多重要的天文观测。一个稳定、高效、轻量化的液氦温区低温系统对BIB探测器的运行至关重要。氦节流制冷机可取代传统的大容积液氦杜瓦,能满足空间液氦温区的制冷要求。为了同时提高4.2 K的制冷量并减轻重量,提出了一种0.3 W@4.2 K的大冷量轻量化的4.2 K低温制冷系统。并且在现有0.1 W@4.1 K制冷量的低温系统上进行实验,验证了该系统的设计方法。在不同的冷却温度区采用不同的冷却方法,以实现冷却的高效性和轻便性。开发了一个新的集成斯特林制冷机,在80 K时提供高效的一级预冷,制冷量为15 W,重量仅为4.5 kg;二级预冷采用主动活塞调相的15 K脉管制冷机,制冷量为0.9 W。此多级低温制冷系统通过耦合氦气JT循环,可以在4.2 K时提供0.3 W的制冷量,输入功低于1.8 kW。此系统将为正在快速发展的红外天文观测所需的空间BIB探测器提供保障。     

一种降低直调电/光转换组件功耗的封装方法

为了降低直调电/光转换组件的功耗,以对组件的散热分析结论为基础,提出一种降低直调电/光转换组件功耗的封装方法,即对组件变形敏感的区域采用传统的柯伐合金材料,对半导体制冷器（TEC）底部要求快速散热的区域则采用热导率较高的金刚石铜材料。仿真与测试结果表明：所提出的方法可以降低TEC热端面与组件底面之间的温差、TEC的冷热两端面温差、TEC的电流和TEC自身产生的功耗;在工作温度为70℃时,电/光转换组件的单通道功耗从传统封装方式的2.875 W降低到1.25 W,功耗降低了56.5%。     

入口节流微通道换热器内相变传热特性

设计加工一种带有入口节流结构的铜基微通道换热器,理论分析其传热模型、实验测量微通道换热器内相变换热的传热特性和压力特性。结果表明:换热器内部的热传递过程为其主要换热模式;换热器表面温度随加热热流密度的增大而增大;微通道入口流速对表面温度影响较小;入口工质过冷度线性影响换热器的表面温度。热流密度在不同阶段对换热系数有不同影响,热流密度为360 W/cm~2时,换热器换热系数出现最大值;换热器压降随热流密度和系统流速的增加而增大。     

航天高稳激光源温控电路设计

从航天实际应用角度出发,提出了基于MAX1968芯片的高稳激光源自动温控系统设计方法,介绍设计电路工作原理和组成的同时,给出了关键使用技术优化方案.结合某型号航天项目的具体测试,结果表明该温控电路在实际应用中能够达到双向无死区温控和0.01℃温度稳定性的要求.     

可变节流高度气浮支承结构设计及动态性能分析

为了使气浮支承的承载力动态可调,设计了一种可变节流高度气浮支承. 通过建立气浮支承计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型,利用CFD动网格技术来模拟小孔节流器的运动,研究小孔节流器的结构参数、运动参数及气浮支承的工作参数对可变节流高度气浮支承动态性能的影响. 结果表明:通过调节小孔节流器的节流高度可以明显改变气浮支承的承载力;在只考虑单一变量的前提下,气浮支承承载力的波动量随着小孔节流器的运动幅值、运动频率、节流高度、直径和气浮支承供气压强的增加而增加,但随着气膜厚度的增大而减小;当小孔节流器直径较小时,随着小孔节流器运动频率的增加,气浮支承动刚度的增幅很小,但当小孔节流器直径增大时,随着小孔节流器运动频率的增加,气浮支承动刚度的增幅会明显变大.      

基于TEC的大功率LD恒温控制系统的研究

TEC存在功率有限、制冷效率低的问题,在用于大功率半导体激光器的温度控制时,常常无法达到所需的制冷效果.通过理论研究、软件仿真和实验验证,总结和提出了根据LD热负载选择TEC的理论依据和方法,以及与之匹配的大功率散热结构的设计优化准则.经实验验证,根据此原则设计的温控系统可在环境温度-40～55℃时,对30 W的LD实现恒温控制,温控范围20～40℃,温控精度0.5℃,实验结果表明此方法可以提高系统的整体效率,在设计大功率半导体激光器温控系统时具有一定的参考价值.     

上升管中强烈段塞流消除方法试验研究

为了消除上升管中强烈段塞流,采用节流和扰动两种方法进行了试验研究。两种方法都能完全消除强烈段塞流, 能使强烈段塞流的发生范围显著减小。节流程度较小时将导致强烈段塞流压力波动更大、周期更长;但扰动法能使压力波动的幅度变小、周期变短。两种方法都使上游管道的压力显著增大,但扰动法产生的背压比节流法产生的背压小。     

半导体激光器高精度稳频输出控制系统

为了在光纤干涉仪中得到光源高精度稳频输出,采用高稳定度的恒温控制以及功率稳恒控制方法,通过高信噪比的运算放大器、半导体制冷器,设计了一种激光电源驱动系统,并进行了理论分析和实验验证。其能为半导体激光器提供温度控制精度在±0.01℃,制冷驱动电流可达800mA,同时使得半导体激光器输出波长控制精度在±0.1nm,驱动电流最大输出可达180mA,输出电流的稳定度为10-4~10-5。结果表明,该系统不仅结构简单,而且温度控制稳定、准确度高,可使半导体激光器的输出波长保持稳定,保证了干涉型光纤传感器的测量准确度以及在通信领域中的应用。