本發(fā)明涉及低溫制冷，優(yōu)選地涉及應(yīng)用于低溫制冷領(lǐng)域的低溫傳感器標(biāo)定，尤其涉及一種低溫傳感器標(biāo)定裝置。

背景技術(shù)：

1、低溫傳感器被廣泛應(yīng)用于需要精密測(cè)量的領(lǐng)域，包括低溫醫(yī)療設(shè)備、量子技術(shù)、航空航天以及大科學(xué)裝置。這些傳感器的標(biāo)定需要高度準(zhǔn)確的溫度測(cè)量，而在極低溫（例如幾毫開爾文到幾開爾文）的情況下，測(cè)量精度和不確定度的控制尤為重要。

2、當(dāng)前，低溫傳感器標(biāo)定主要依賴低溫制冷機(jī)產(chǎn)生低溫環(huán)境。然而，制冷機(jī)的機(jī)械運(yùn)行不可避免地會(huì)產(chǎn)生微小的震動(dòng)，這種震動(dòng)在極低溫下會(huì)對(duì)標(biāo)定過程中的精度產(chǎn)生顯著影響，特別是對(duì)于毫開爾文范圍的測(cè)量。為確保低溫標(biāo)定的高精度要求，通常需要設(shè)計(jì)特殊的減震裝置，將制冷機(jī)產(chǎn)生的震動(dòng)降至可忽略的水平。目前的低溫傳感器標(biāo)定通常在制冷機(jī)冷盤和低溫傳感器之間無隔震機(jī)構(gòu)；或安裝彈簧墊片，以降低震動(dòng)對(duì)傳感器的影響，通過彈簧墊片吸收制冷機(jī)產(chǎn)生的震動(dòng)。這種彈簧墊片隔震機(jī)構(gòu)在極低溫環(huán)境下減震效果不好，并且低溫溫場(chǎng)均勻性也難以保證，導(dǎo)致溫度不均勻，進(jìn)而影響傳感器標(biāo)定的準(zhǔn)確性。

3、現(xiàn)有技術(shù)中的減震裝置大多應(yīng)用于高溫或常溫環(huán)境中，而在低溫特別是毫開爾文至幾開爾文范圍內(nèi)的減震裝置設(shè)計(jì)相對(duì)不足。這是因?yàn)榈蜏叵虏牧咸匦园l(fā)生變化，且減震系統(tǒng)在極低溫下難以保持溫度場(chǎng)均勻。因此，行業(yè)內(nèi)需要一種能夠在極低溫下有效減低震動(dòng)，同時(shí)提供快速、均勻溫場(chǎng)的低溫傳感器標(biāo)定裝置，以確保標(biāo)定的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決前述討論的技術(shù)問題，由此提供了一種低溫傳感器標(biāo)定裝置，具有雙層減震結(jié)構(gòu)且可以快速均溫，在低溫傳感器標(biāo)定過程中可以減震和使溫度快速均勻化。該裝置的結(jié)構(gòu)旨在最大限度地減少制冷機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)傳遞到標(biāo)定裝置中，以確保在毫開爾文到幾開爾文的極低溫環(huán)境下，低溫傳感器的標(biāo)定能夠滿足高精度和高穩(wěn)定性的要求。具體如下：

2、一種低溫傳感器標(biāo)定裝置，包括位于制冷機(jī)冷盤與均溫塊之間的雙層減震結(jié)構(gòu)，其中制冷機(jī)冷盤通過若干均勻分布的減震彈簧組合連接到中間層法蘭，形成第一層減震結(jié)構(gòu)；中間層法蘭和上層法蘭之間通過波紋管連接，形成第二層減震結(jié)構(gòu)；上層法蘭通過多個(gè)連接螺柱與均溫塊連接以將均溫塊支撐在上層法蘭上，均溫塊上均勻布置有多個(gè)低溫傳感器以測(cè)量均溫塊上不同位置處的溫度；均溫塊與制冷機(jī)冷盤之間通過柔性連接導(dǎo)熱帶連接以將冷盤的低溫傳遞給均溫塊并被多個(gè)低溫傳感器測(cè)量。

3、進(jìn)一步地，為了進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，上層法蘭和中間層法蘭之間設(shè)計(jì)了多層次的結(jié)構(gòu)平衡與固定系統(tǒng)，通過多個(gè)保護(hù)螺柱連接上層法蘭和中間層法蘭，以保持精確定位和平衡作用，使得上層法蘭保持平衡并減少震動(dòng)的傳遞，這一平衡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能確保在低溫環(huán)境中標(biāo)定過程的穩(wěn)定性。

4、進(jìn)一步地，所述多個(gè)保護(hù)螺柱穿過中間層法蘭、減震彈簧組合和制冷機(jī)冷盤通過底部松緊螺母進(jìn)行固定，以起到平衡和額外減震的作用。這一設(shè)計(jì)通過物理結(jié)構(gòu)進(jìn)一步穩(wěn)定了上層法蘭的位置，有效減少了上層法蘭在標(biāo)定過程中的微小偏移。

5、進(jìn)一步地，所述多個(gè)連接螺柱采用空心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了最上端均溫塊與下面上層法蘭的熱傳導(dǎo)，確保均溫塊能夠維持均勻的溫度分布，避免溫度不均影響標(biāo)定精度。這種空心結(jié)構(gòu)的連接螺柱能夠有效減少熱傳導(dǎo)，防止制冷機(jī)冷盤和上層均勻塊之間的熱流干擾，確保上層均勻塊溫場(chǎng)的穩(wěn)定和均勻性。該設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過空心結(jié)構(gòu)的連接螺柱的隔熱效果實(shí)現(xiàn)了溫度場(chǎng)均勻性的技術(shù)突破。

6、進(jìn)一步地，連接螺柱為不銹鋼材質(zhì)的空心結(jié)構(gòu)連接螺柱。

7、進(jìn)一步地，為了快速均勻地傳導(dǎo)低溫，最上端均溫塊與制冷機(jī)冷盤之間的柔性連接導(dǎo)熱帶采用高純銅膠絲柔性導(dǎo)熱帶。這種柔性導(dǎo)熱的軟連接能夠迅速將冷盤的低溫傳遞至均勻塊，實(shí)現(xiàn)快速的溫度均勻化，不僅具備較高的導(dǎo)熱性能，而且可以適應(yīng)不同位置的傳感器布局，從而確保標(biāo)定環(huán)境的溫度均勻性，是本發(fā)明在溫度均勻化方面的獨(dú)特創(chuàng)新。

8、本發(fā)明通過組合雙層減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、空心結(jié)構(gòu)連接螺柱的隔熱設(shè)計(jì)、高純銅膠絲柔性導(dǎo)熱帶等多種技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了低溫標(biāo)定環(huán)境中溫場(chǎng)的快速均勻測(cè)量和震動(dòng)的有效隔離。這種綜合方案突破了傳統(tǒng)低溫標(biāo)定裝置中減震與溫場(chǎng)均勻化難以兼顧的技術(shù)瓶頸，具體產(chǎn)生了如下技術(shù)效果：

9、1、雙層減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

10、本發(fā)明的核心技術(shù)之一是通過雙層減震結(jié)構(gòu)來有效隔離制冷機(jī)震動(dòng)，減少其對(duì)標(biāo)定環(huán)境的干擾。雙層減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅能有效減少來自制冷機(jī)的震動(dòng)傳遞，而且具備較好的穩(wěn)定性，大幅提升了低溫環(huán)境中減震效果的可靠性和穩(wěn)定性。

11、2、空心螺柱隔熱設(shè)計(jì)

12、在最上端均溫塊與上層法蘭的連接中，采用了空心結(jié)構(gòu)的不銹鋼連接螺柱。這種空心結(jié)構(gòu)能夠有效減少熱傳導(dǎo)，防止制冷機(jī)冷盤和上層均溫塊之間的熱流干擾，確保均溫塊溫場(chǎng)的穩(wěn)定和均勻性。該設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過空心結(jié)構(gòu)的連接螺柱的隔熱效果實(shí)現(xiàn)了溫場(chǎng)均勻性的技術(shù)突破，是本發(fā)明的另一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。

13、3、高純銅膠絲柔性導(dǎo)熱帶的快速導(dǎo)熱設(shè)計(jì)

14、為了快速均勻地傳導(dǎo)低溫，最上端均勻塊與制冷機(jī)冷盤之間采用了高純銅膠絲柔性導(dǎo)熱帶。這種柔性導(dǎo)熱帶能夠迅速將冷盤的低溫傳遞至均勻塊，實(shí)現(xiàn)快速的溫度均勻化，不僅具備較高的導(dǎo)熱性能，而且可以適應(yīng)不同位置的傳感器布局，從而確保標(biāo)定環(huán)境的溫度均勻性，是本發(fā)明在溫度均勻化方面的獨(dú)特創(chuàng)新。

15、4、多層次的結(jié)構(gòu)平衡與固定設(shè)計(jì)

16、為了進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，發(fā)明人在上層法蘭和中間層法蘭之間設(shè)計(jì)了多層次的結(jié)構(gòu)平衡與固定系統(tǒng)，包括多個(gè)保護(hù)螺柱的固定方式。通過保護(hù)螺柱的精確定位和平衡作用，上層法蘭保持平衡并減少震動(dòng)的傳遞。這一平衡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能確保在低溫環(huán)境中標(biāo)定過程的穩(wěn)定性，是本發(fā)明技術(shù)方案的關(guān)鍵支撐點(diǎn)之一。

技術(shù)特征：

1.一種低溫傳感器標(biāo)定裝置，包括位于制冷機(jī)冷盤與均溫塊之間的雙層減震結(jié)構(gòu)，其中制冷機(jī)冷盤通過若干均勻分布的減震彈簧組合連接到中間層法蘭，形成第一層減震結(jié)構(gòu)；中間層法蘭和上層法蘭之間通過波紋管連接，形成第二層減震結(jié)構(gòu)；上層法蘭通過多個(gè)連接螺柱與均溫塊連接以將均溫塊支撐在上層法蘭上，均溫塊上均勻布置有多個(gè)低溫傳感器以測(cè)量均溫塊上不同位置處的溫度；均溫塊與制冷機(jī)冷盤之間通過柔性連接導(dǎo)熱帶連接以將冷盤的低溫傳遞給均溫塊并被多個(gè)低溫傳感器測(cè)量。

2.如權(quán)利要求1所述的低溫傳感器標(biāo)定裝置，其中上層法蘭和中間層法蘭之間通過多個(gè)保護(hù)螺柱連接，以使得上層法蘭保持平衡并減少震動(dòng)的傳遞。

3.如權(quán)利要求2所述的低溫傳感器標(biāo)定裝置，其中所述多個(gè)保護(hù)螺柱進(jìn)一步穿過中間層法蘭、減震彈簧組合和制冷機(jī)冷盤通過底部松緊螺母進(jìn)行固定，以起到平衡和額外減震的作用。

4.如權(quán)利要求1所述的低溫傳感器標(biāo)定裝置，其中所述多個(gè)連接螺柱采用空心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以減少均溫塊與上層法蘭之間的熱傳導(dǎo)，確保均溫塊能夠維持均勻的溫度分布，避免溫度不均影響標(biāo)定精度。

5.如權(quán)利要求4所述的低溫傳感器標(biāo)定裝置，其中所述多個(gè)連接螺柱為不銹鋼材質(zhì)的空心結(jié)構(gòu)連接螺柱。

6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的低溫傳感器標(biāo)定裝置，其中，為了快速且均勻地傳導(dǎo)低溫，均溫塊與制冷機(jī)冷盤之間的柔性連接導(dǎo)熱帶采用高純銅膠絲柔性導(dǎo)熱帶。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種低溫傳感器標(biāo)定裝置，包括位于制冷機(jī)冷盤與均溫塊之間的雙層減震結(jié)構(gòu)，其中制冷機(jī)冷盤通過減震彈簧組合連接到中間層法蘭，形成第一層減震結(jié)構(gòu)；中間層法蘭和上層法蘭之間通過波紋管連接，形成第二層減震結(jié)構(gòu)；均溫塊與制冷機(jī)冷盤之間通過柔性連接導(dǎo)熱帶連接以將冷盤的低溫傳遞給均溫塊并被多個(gè)低溫傳感器測(cè)量；通過組合雙層減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和柔性連接導(dǎo)熱帶等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了低溫標(biāo)定環(huán)境中溫場(chǎng)的快速均勻測(cè)量和震動(dòng)的有效隔離。

技術(shù)研發(fā)人員：梁志煒,覃鎧陽,杜希陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：氫合科技（廣州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6