[发明专利]一种用于小型化SERF陀螺仪的循环水冷式恒温装置

说明书

本发明一种用于小型化SERF陀螺仪的循环水冷式恒温装置，包括恒温装置组件以及保温装置组件，恒温装置组件包括恒温箱体、盖板、毛毡垫板、换热管、水泵、进水管以及半导体制冷片。恒温箱体为三层空间结构，最外层为储水空间，中间层为放置换热管空间，内层为放置小型化SERF陀螺仪的容纳腔；水泵通过进水管与进水口连通，另一端与换热管连接，换热管末端连接出水口；恒温箱体外侧四个壁面铺设半导体制冷片，来对储水空间内的水介质进行加热或制冷；恒温箱体与盖板连接处设置有毛毡垫板，以此来进行密封。恒温装置整体套设在保温装置内部，保温箱体和保温箱盖上固定有合页以及锁扣，两者通过合页以及锁扣进行连接开合，在保温箱体上层设置有硅胶垫，保温箱体和保温箱盖合紧时，通过硅胶垫进行密封。

技术领域

本发明涉及一种用于小型化SERF陀螺仪的循环水冷式恒温装置，属于SERF陀螺仪应用领域。

背景技术

在原子高密度和零磁环境条件下，SERF陀螺仪电子自旋进入无自旋交换弛豫(SERF)态，电子自旋磁矩具有定轴性，SERF陀螺仪利用这一特点实现载体转动信息测量，陀螺具有小体积、超高精度和双轴输出等特点。SERF态的稳定性直接决定了SERF陀螺仪指标性能，温度决定了SERF陀螺仪碱金属原子数密度，且成指数增长关系，温度的微小波动直接造成原子数密度的较大变化，导致原子极化率的不稳定，使得陀螺信号输出存在长期波动和漂移，限制了SERF陀螺仪的超高精度性能指标。因此，需要对原子气室温度进行高精度温控。目前，SERF陀螺仪采用内部温控并辅助隔热保温等结构的方法对原子气室进行温度控制，但这种方法对环境温度波动的抑制作用较小，环境温度的变化仍然对陀螺性能表现影响较大，直接限制了SERF陀螺仪性能的进一步提升。高精度SERF陀螺仪需要对环境温度进行精确控制。

目前，常规的恒温设备采用烘烤方式，内部风力较大，不利于陀螺信号稳定。因此，水冷恒温是SERF陀螺仪环境温度控制方案的主要选择。现有成熟的水冷恒温设备一般采用分体式结构，其恒温箱与水冷系统分离，通过管路连接，这种分体式结构体积大，使用不方便。其次，分体式恒温设备温度控制精度较低，不满足SERF陀螺仪的温控要求。

本发明针对小型化SERF陀螺仪工作及其结构特点，设计了紧凑以及高稳定性的循环水冷式恒温装置，可实现对陀螺环境温度的精确控制，降低环境温度波动对陀螺造成的信号误差，进一步突破陀螺性能极限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有恒温装置的不足，提供一种用于小型化SERF陀螺仪的水冷式恒温装置。通过一体化结构集成设计和半导体制冷片制冷方式，构成一套适用于SERF陀螺仪的结构紧凑、便携、温控精度高的循环水冷式恒温装置，实现SERF陀螺仪环境温度的稳定性控制，克服了原有恒温装置风大、体积大和温控精度低的缺点。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种用于小型化SERF陀螺仪的循环水冷式恒温装置，包括恒温装置组件以及保温装置组件，恒温装置组件包括恒温箱体、盖板、毛毡垫板、换热管、水泵、进水管以及半导体制冷片。恒温箱体为三层空间结构，最外层为储水空间，中间层为放置换热管空间，内层为放置小型化SERF陀螺仪的容纳腔；水泵通过进水管与进水口连通，另一端与换热管连接，换热管末端连接出水口；恒温箱体外侧四个壁面铺设半导体制冷片，来对储水空间内的水介质进行加热或制冷，半导体制冷片与外部电源电性连接；恒温箱体与盖板连接处设置有所述毛毡垫板，恒温箱体与盖板固定连接后将毛毡垫板压紧，以此来进行密封。

上述用于小型化SERF陀螺仪的循环水冷式恒温装置，其保温装置组件包括保温箱体、保温箱盖、合页、锁扣、密封垫。保温箱体与保温箱盖后表面通过合页开合连接，前表面通过锁扣固定，密封垫放置于保温箱体上方与保温箱盖的接触处，保温箱体和保温箱盖合紧后将密封垫压紧，通过这样的方式尽可能减少内外热量传递。

恒温箱体和盖板为具有良好导热性能的金属材料，便于恒温装置内部进行热量交换来达到恒温要求。

保温箱体和保温箱盖为具有良好隔热性能的材料。