具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置及使用方法与流程

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本发明属于小型频率源技术领域，涉及一种具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置及使用方法。

背景技术：

铷钟主要在实验室环境下使用，环境条件稳定，变化较小；随着国防、通讯、电力、测绘等各个领域对频率源性能要求的不断提高，铷钟因其稳定度、准确度较高且体积重量小、便于安装携带，在车载使用领域将得到越来越多的应用。

在车载、舰载、机载等环境条件较差情况下使用铷钟，因环境温度较低整钟预热时间较长或机箱空间有限散热不良导致铷钟温度过高或振动等原因，会造成铷钟启动入锁等待时间较长；铷钟的频率准确度、稳定度恶化等情况，从而导致整个精密时频系统性能下降。受物理规律约束，铷钟加电后需要将其内部物理部分的温度加热到100℃左右才能具备工作条件，整机锁定后输出稳定的标准时频信号，正常工作要继续稳定维持这一工作温度，工作环境(如温度、振动)越稳定铷钟的性能相应的也会越稳定。现有的铷钟车载使用时使用温度范围较窄，运输振动颠簸影响铷钟性能指标。因此车载、舰载、机载等恶劣条件下保证铷钟工作温度稳定性和整钟减振对在此条件下铷钟的使用尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置及使用方法，解决铷钟车载使用时使用温度范围较窄，运输振动颠簸影响铷钟性能指标的问题。

有鉴于此，本发明提供一种具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，其特征在于，包括：减振支架，所述减振支架用于将装置整体固定在铷钟机箱底板上，在所述减振支架之上安装连接橡胶减振器，在所述橡胶减振器之上安装连接控温减振基板，在所述控温减振基板下表面安装薄膜加热器，所述控温减振基板的下方安装连接控温电路，在所述控温减振基板上表面安装连接散热器和铷钟；

所述控温电路用于检测铷钟控温减振基板当前温度，并将控温减振基板温度与预先设定好的基板工作温度点进行比较，如果控温减振基板温度未达到设定温度则对控温减振基板进行加热，如控温减振基板温度达到设定温度则不再加热；如果当前铷钟温度过高，则通过控温控温减振基板上安装的散热器进行散热降温。

进一步地，所述减振支架设有减振橡胶减震器和隔热部件。

进一步地，所述控温减振基板与所述薄膜加热器的接触面涂覆导热硅脂。

进一步地，所述散热器采用密翅片型铝质散热片。

进一步地，所述薄膜加热器采用薄片电阻加热器。

进一步地，所述薄膜加热器根据加热区域大小制成适合的形状，安装在控温减振基板底部。

进一步地，所述减振支架为铝质结构。

进一步地，所述控温电路包括：

测温电桥，用于输出当前控温减振基板的温度和预先设定的工作温度；

温度误差放大比较模块，用于将当前控温减振基板温度同设定工作温度进行比较并将温度误差进行积分和放大运算；

加热功率控制模块，用于根据运算结果控制加热器工作。

本发明的另一目的在于提供一种具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置的使用方法，其特征在于，包括：

提供一减振支架，所述减振支架用于将装置整体固定在铷钟机箱底板上，在所述减振支架之上安装连接橡胶减振器，在所述橡胶减振器之上安装连接控温减振基板，在所述控温减振基板下表面安装薄膜加热器，所述控温减振基板的下方安装连接控温电路，在所述控温减振基板上表面安装连接散热器和铷钟；

控温电路检测铷钟控温减振基板当前温度；

根据所述当前温度，将控温减振基板温度与预先设定好的基板工作温度点进行比较，如果控温减振基板温度未达到设定温度则对控温减振基板进行加热，如控温减振基板温度达到设定温度则不再加热；如果当前铷钟温度过高，则通过控温控温减振基板上安装的散热器进行散热降温。

进一步地，在所述控温减振基板下表面安装薄膜加热器，还包括：将控温减振基板与所述薄膜加热器的接触面涂覆导热硅脂的步骤。

本发明实现了以下显著的有益效果：

结构简单，包括：减振支架，所述减振支架用于将装置整体固定在铷钟机箱底板上，在所述减振支架之上安装连接橡胶减振器，在所述橡胶减振器之上安装连接控温减振基板，在所述控温减振基板下表面安装薄膜加热器，所述控温减振基板的下方安装连接控温电路，在所述控温减振基板上表面安装连接散热器和铷钟；所述控温电路用于检测铷钟控温减振基板当前温度，并将控温减振基板温度与预先设定好的基板工作温度点进行比较，如果控温减振基板温度未达到设定温度则对控温减振基板进行加热，如控温减振基板温度达到设定温度则不再加热；如果当前铷钟温度过高，则通过控温控温减振基板上安装的散热器进行散热降温。在铷钟加电启动的开始阶段能够与铷钟内部的控温电路共同快速将铷钟加热至可正常工作温度，缩短铷钟启动时间。装置同时具有防过热散热和减振功能，能够提高铷钟工作稳定性和环境适应能力。

附图说明

图1为本发明的具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置的结构示意图；

图2为图1所示宽温范围铷钟快速温控装置的侧向示意图；

图3为本发明的控温减振基板和薄膜加热器的布局示意图；

图4为本发明的散热器的结构示意图；

图5为本发明的控温电路的功能模块示意图。

附图标记示意

1——散热器2——控温减振基板3——橡胶减振器4——控温电路

5——减振支架6——薄膜加热器

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。

虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元模块件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。

请参照图1至图5，本发明提供一种具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，包括：减振支架，所述减振支架用于将装置整体固定在铷钟机箱底板上，在所述减振支架之上安装连接橡胶减振器，在所述橡胶减振器之上安装连接控温减振基板，在所述控温减振基板下表面安装薄膜加热器，所述控温减振基板的下方安装连接控温电路，在所述控温减振基板上表面安装连接散热器和铷钟；

在一个实施例中，所述减振支架设有减振橡胶减震器和隔热部件。

在一个实施例中，所述控温减振基板与所述薄膜加热器的接触面涂覆导热硅脂。

在一个实施例中，所述散热器采用密翅片型铝质散热片。

在一个实施例中，所述薄膜加热器采用薄片电阻加热器。

在一个实施例中，所述薄膜加热器根据加热区域大小制成适合的形状，安装在控温减振基板底部。

在一个实施例中，所述减振支架为铝质结构。

在一个实施例中，所述控温电路包括：

测温电桥，用于输出当前控温减振基板的温度和预先设定的工作温度；

温度误差放大比较模块，用于将当前控温减振基板温度同设定工作温度进行比较并将温度误差进行积分和放大运算；

加热功率控制模块，用于根据运算结果控制加热器工作。

本发明的一种具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置的使用方法，包括：

控温电路检测铷钟控温减振基板当前温度；

作为具体的实施例，在所述控温减振基板下表面安装薄膜加热器，还包括：将控温减振基板与所述薄膜加热器的接触面涂覆导热硅脂的步骤。作为具体的实施例，减振支架将本装置整体固定在铷钟机箱底板上，铷钟、薄膜加热器、控温电路固定在控温减振基板上，设备加电工作后控温电路的温度传感器检测铷钟控温减振基板当前温度，并将控温减振基板温度与预先设定好的基板工作温度点进行比较，如果基板温度未达到设定温度则对基板进行加热，如基板温度达到设定温度则不再加热；如果当前铷钟温度过高，则可通过控温减振基板上安装的散热器通过空气对流快速散热降温。

作为具体的实施例，散热器通过金属螺钉固定在铷钟控温减振基板上，同控温减振基板有较大面积的接触并在接触面涂覆导热硅脂，在铷钟及控温减振基板温度过高时，散热器通过空气对流能将系统多余的热量快速导出，这一设计形式提高了铷钟在较高环境温度下工作的稳定性。

作为具体的实施例，控温减振基板提供铷钟控温及安装固定平台，是系统的热沉和减振平台。

作为具体的实施例，薄膜加热器根据加热区域大小制成适合的形状，安装在控温减振基板底部，加热均匀、快速高效。

作为具体的实施例，控温减振基板为控温减振基板铷钟提供快速灵活的控温能力。

作为具体的实施例，减振支架对装置进行整体固定，并在其上设有减振橡胶减震器和减小热传导的隔热设计。

作为具体的实施例，本发明主要由散热器、控温减振基板、橡胶减震器、薄膜加热器、控温电路、减振支架几部分组成，各组件之间由下到上的位置关系为：减振支架在最下方，其上是橡胶减振器，往上是控温电路，继续往上是控温减振基板和薄膜加热器，最上面是散热器。各组成部分之间的连接关系如下：减振支架5是本装置的结构固定基础，橡胶减振器3安装连接在减振支架之上，控温减振基板2安装连接在橡胶减振器之上，薄膜加热器6紧贴控温减振基板下表面安装，控温电路4通过螺钉和垫片安装连接在控温减振基板的下方，散热器1和铷钟安装连接在控温减振基板上表面。

作为具体的实施例，散热器1采用密翅片型铝质散热片。

作为具体的实施例，控温减振基板2采用铝质材料加工制成。

作为具体的实施例，薄膜加热器3采用薄片电阻加热器。

作为具体的实施例，控温电路4由测温电桥，温度误差放大比较，加热功率控制几部分组成，如图4所示；测温电桥功能是输出当前基板的温度和预先设定的工作温度；温度误差放大比较部分将当前基板温度同设定工作温度进行比较并能够将温度误差进行积分和放大运算，如果温度误差超过一定范围则输出一个高电压，如温度误差在允许范围内则输出低电压；功率控制受温度误差放大比较部分的控制，如果输入信号为高电压则加热器通电工作，如输入控制信号为地电压则加热器不工作。

作为具体的实施例，减振支架5共有两个，为铝质结构并装有橡胶阻尼减振器，均匀支撑控温减振基板四角。

本发明的装置在设备加电后，温控电路的测温电桥检测当前控温减振基板的温度，温度误差放大比较部分将当前基板温度与预先设定的基板工作温度进行比较，如果基板当前的实际温度同设定的工作温度差值超过一定范围则控制加热功率开关打开，薄膜电阻加热器通电工作，开始加热；如果基板实际温度同设定温度点差值在允许范围内，则功率控制开关关闭，薄膜电阻加热器不工作。在铷钟温度过高时，加热电路停止工作不再进行加热，同时控温电路启动机箱风扇对铷钟及散热片进行强制风冷降温。减振支架能够很好的吸收衰减振动产生的能量，保持控温减振基板的稳定，从而对铷钟起到保护作用。

本发明实现了以下显著的有益效果：

根据本发明技术方案和构思，还可以有其他任何合适的改动。对于本领域普通技术人员来说，所有这些替换、调整和改进都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，其特征在于，包括：减振支架，所述减振支架用于将装置整体固定在铷钟机箱底板上，在所述减振支架之上安装连接橡胶减振器，在所述橡胶减振器之上安装连接控温减振基板，在所述控温减振基板下表面安装薄膜加热器，所述控温减振基板的下方安装连接控温电路，在所述控温减振基板上表面安装连接散热器和铷钟；

2.根据权利要求1所述的具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，其特征在于：所述减振支架设有减振橡胶减震器和隔热部件。

3.根据权利要求2所述的具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，其特征在于：所述控温减振基板与所述薄膜加热器的接触面涂覆导热硅脂。

4.根据权利要求1所述的具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，其特征在于：所述散热器采用密翅片型铝质散热片。

5.根据权利要求1所述的具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，其特征在于：所述薄膜加热器采用薄片电阻加热器。

6.根据权利要求2所述的具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，其特征在于：所述薄膜加热器根据加热区域大小制成适合的形状，安装在控温减振基板底部。

7.根据权利要求4所述的具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，其特征在于：所述减振支架为铝质结构。

8.根据权利要求1所述的具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置，其特征在于：所述控温电路包括：

测温电桥，用于输出当前控温减振基板的温度和预先设定的工作温度；

温度误差放大比较模块，用于将当前控温减振基板温度同设定工作温度进行比较并将温度误差进行积分和放大运算；

加热功率控制模块，用于根据运算结果控制加热器工作。

9.一种具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置的使用方法，其特征在于，包括：

控温电路检测铷钟控温减振基板当前温度；

10.根据权利要求9所述的具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置的使用方法，其特征在于，在所述控温减振基板下表面安装薄膜加热器，还包括：将控温减振基板与所述薄膜加热器的接触面涂覆导热硅脂的步骤。

技术总结

本发明公开一种具有减振功能的宽温范围铷钟快速温控装置及使用方法，包括：减振支架，所述减振支架用于将装置整体固定在铷钟机箱底板上，在所述减振支架之上安装连接橡胶减振器，在所述橡胶减振器之上安装连接控温减振基板，在所述控温减振基板下表面安装薄膜加热器，所述控温减振基板的下方安装连接控温电路，在所述控温减振基板上表面安装连接散热器和铷钟；所述控温电路用于检测铷钟控温减振基板当前温度，并将控温减振基板温度与预先设定好的基板工作温度点进行比较。本发明的优点是：结构简单，装置同时具有防过热散热和减振功能，能够提高铷钟工作稳定性和环境适应能力。