[发明专利]光纤传感器温度性能的测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及测试装置，尤其涉及一种光纤传感器温度性能的测试装置。

背景技术

高精度的光纤传感器，对温度和振动的外界干扰都非常敏感。为了单纯评测光纤传感器的温度性能，必须排除振动的干扰，在温箱中测试，振动不可避免。需设计一个相对稳定的温度测试平台，可以控制温度的升降温速度，又可精确的稳定在所需的温度上。这样的温度测试平台，可以在最大程度上完成单纯测试光纤传感器温度性能的任务。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种升降温速度可控，恒温控制精度较高，振动干扰小的光纤传感器温度性能的测试装置。

光纤传感器温度性能的测试装置包括测试平台和控制器，测试平台包括半导体制冷热器件、承载平台、样品隔热罩、隔热底板、铝质底板、阻热胶；铝质底板上设有半导体制冷热器件、承载平台，铝质底板与承载平台之间通过阻热胶粘结，半导体冷热器件与承载平台和铝质底板之间设有导热胶，承载平台四周设有隔热底板，隔热底板上设有样品隔热罩。

所述的控制器的内部模块连接关系为：DSP控制芯片与串口通讯芯片、光耦隔离芯片、温度传感器相连接，光耦隔离芯片与电流驱动芯片、半导体制冷热器件相连接。

本发明最大限度抑制了在其他系统测试时的振动干扰，可以单纯进行对光线传感器的温度测试；防止样品空间与外部空间的空气对流，减少热量流失；温度的升降温曲线实现可控，稳态控制精度相当高；实时管测温度变化。

附图说明

图1为光纤传感器温度性能的测试平台结构示意图；

图2为本发明的控制器电路框图；

图3为温度控制曲线的示意图；

图中：半导体制冷热器件1、承载平台2、样品隔热罩3、隔热底板4、铝质底板5、阻热胶6。

具体实施方式

如图1所述，光纤传感器温度性能的测试装置包括测试平台和控制器，测试平台包括半导体制冷热器件1、承载平台2、样品隔热罩3、隔热底板4、铝质底板5、阻热胶6；铝质底板5上设有半导体片1、承载平台2，铝质底板5与承载平台2之间并通过阻热胶6粘结，半导体片1与承载平台2和铝质底板5之间设有导热胶，承载平台2四周设有隔热底板4，隔热底板4上设有样品隔热罩3。

当一块N型半导体和一块P型半导体结成电偶时，只要在这个电偶回路中接上一直流电源，电偶上就会流过电流，发生能量转移，于是在接点处发生放热和吸热现象。半导体PN结上的热量有单向流动的特性，用多个PN结制成的半导体元件具有一个面制冷而对应的另一面制热功能，而且当电流方向改变后它的冷热面也随之改变方向。以上是半导体制冷热的原理。

半导体制冷热器件一面直接固定在测试铝质底板上，上端与承载平台直接接触，在两个接触面涂有导热胶以增加系统的导热性能，承载平台与底板之间用阻热胶隔开，在系统进行制冷时，半导体另一面产生的热量由具有良好导热性能的铝质底板吸收；同理当系统在加热时，下端所需要的热能可以由底板提供。由于用阻热胶隔开，可以防止上下层的温度互相影响，达到隔热的目的。在测试光纤陀螺的样品空间，为了防止空气对流损失热量，设计了一个隔热层，由隔热罩和隔热底板组成，隔热底板挖出平台形状用胶和平台固定在一起，隔热罩就放置其上。由于采用传导的方式进行导热散热，避免了水冷等方式造成的振动干绕，铝质底板也在很大程度上可以抑制外界环境的振动干扰。

如图2所述，控制器的内部模块连接关系为：DSP控制芯片与串口通讯芯片、光耦隔离芯片、温度传感器相连接，光耦隔离芯片与电流驱动芯片、半导体制冷热器件相连接。

控制器电路主要由主控芯片、通讯电路、PWM隔离驱动电路、温度传感器采集电路组成。主控芯片，可以采用单片机或者DSP控制芯片，这里以DSP芯片为例，温度控制中相关的补偿算法就在这里实现；通讯电路通过控制芯片的UART模块和专用的芯片，实现和上位机的通讯，以向上传送数据可在上位机实现实时可视化监控；PWM由控制芯片的专门模块产生，通过光耦隔离信号，以及电流驱动芯片来达到控制半导体加热制冷速度的目的；温度传感器采集到的温度，实时传送到主控芯片，实现实时处理。

承载平台上的隔热导热措施，以及控制电路算法的补偿，测试平台的温度控制能满足高精度光纤传感器的要求，可以在-20℃-100℃间实现升降温曲线的可控制，同时保证稳态温度的高控制精度，如图3所示的温度控制曲线示例图。同时也基本消除了外界振动的干扰。