本文關(guān)鍵詞：微型紅外探測器快速冷卻過程分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著紅外探測技術(shù)的飛速發(fā)展,紅外探測器獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。軍事技術(shù)的提升也促使了微型紅外探測器的研究進(jìn)程,但是目前對于其快速過程的分析卻鮮有報(bào)道。本文針對一種快速啟動(dòng)的微型紅外探測器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并且通過對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬以及傳熱計(jì)算,指導(dǎo)其結(jié)構(gòu)優(yōu)化從而能夠滿足實(shí)際的需求。本文在實(shí)際微型探測器的基礎(chǔ)上建立起傳熱模型,通過數(shù)值模擬的方法分析影響探測器快速冷卻的因素。模擬結(jié)果顯示,接觸熱阻對探測器組件冷卻過程和時(shí)間的影響顯著,初始環(huán)境溫度和光闌表面發(fā)射率對芯片的冷卻效果影響不大。節(jié)流冷頭溫度的變化對探測器組件冷卻影響較大,當(dāng)節(jié)流冷頭溫度下降較慢時(shí),其對芯片啟動(dòng)時(shí)間影響較大。為了能夠滿足實(shí)際需求,采用不同的冷頭方案來對探測器的性能進(jìn)行進(jìn)一步測試。新的結(jié)構(gòu)將氮化鋁支架層和分光層去掉,而直接放置光闌在上面。冷光闌的結(jié)構(gòu)也采用了銅鎳合金一體結(jié)構(gòu),使其傳熱接觸熱阻變得很小。通過對新結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬分析及實(shí)驗(yàn)測試,結(jié)果顯示其能夠很好的滿足實(shí)際需求,從而達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在研究芯片快速冷卻的同時(shí),也進(jìn)一步分析10min內(nèi)傳熱對周圍元件的溫度影響。在只考慮熱傳導(dǎo)的情況下,最終外圍元件的溫度保持在281K左右。而綜合考慮對流換熱時(shí),最終外圍元件的溫度保持在279K左右。
【關(guān)鍵詞】：紅外探測器 快速冷卻 接觸熱阻 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN215
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 紅外探測器簡述9-14
• 1.1.1 紅外探測器應(yīng)用9-11
• 1.1.2 紅外輻射性質(zhì)11-12
• 1.1.3 紅外探測器分類12-13
• 1.1.4 紅外探測器發(fā)展13-14
• 1.2 紅外探測器芯片冷卻方法14-17
• 1.2.1 紅外探測器冷卻原理15-16
• 1.2.2 紅外探測器冷卻系統(tǒng)16-17
• 1.3 紅外探測器冷卻模擬研究17-18
• 1.4 本文研究內(nèi)容18-20
• 第二章 微型紅外探測器快速冷卻基礎(chǔ)理論及設(shè)計(jì)計(jì)算20-28
• 2.1 傳熱學(xué)的理論基礎(chǔ)20-21
• 2.1.1 高真空絕熱20-21
• 2.1.2 接觸熱阻21
• 2.2 微型紅外探測器設(shè)計(jì)計(jì)算21-26
• 2.2.1 微型紅外探測器結(jié)構(gòu)21-24
• 2.2.2 金絲、鉑絲的導(dǎo)熱24-25
• 2.2.3 探測器熱負(fù)荷估算25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-28
• 第三章 微型探測器內(nèi)部傳熱模擬分析28-53
• 3.1 基本模型28
• 3.2 接觸熱阻的影響28-35
• 3.2.1 實(shí)際接觸熱阻A30-32
• 3.2.2 接觸熱阻B32-33
• 3.2.3 接觸熱阻C33-34
• 3.2.4 接觸熱阻影響比較34-35
• 3.3 芯片產(chǎn)熱和金絲導(dǎo)熱的影響35-36
• 3.4 初始溫度的影響36
• 3.5 光闌表面發(fā)射率的影響36-39
• 3.6 節(jié)流冷頭溫度的影響39-45
• 3.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較45-46
• 3.8 節(jié)流工質(zhì)的影響46-47
• 3.9 光闌冷卻效果的影響47-51
• 3.9.1 初始溫度為 333.15K48-49
• 3.9.2 初始溫度為 300.15K49-51
• 3.10 本章小結(jié)51-53
• 第四章 微型探測器結(jié)構(gòu)優(yōu)化與內(nèi)部傳熱分析53-69
• 4.1 優(yōu)化方案 153-58
• 4.1.1 接觸熱阻 154-55
• 4.1.2 接觸熱阻 255-57
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較57-58
• 4.2 優(yōu)化方案 258-63
• 4.2.1 接觸熱阻 159-60
• 4.2.2 接觸熱阻 260-62
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較62-63
• 4.3 優(yōu)化方案 363-67
• 4.3.1 接觸熱阻 164-65
• 4.3.2 接觸熱阻 265-66
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較66-67
• 4.4 三種優(yōu)化方案比較67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第五章 傳熱對探測器外圍元件影響的研究69-75
• 5.1 熱傳導(dǎo)對外圍元件的影響70-72
• 5.2 傳熱對外圍元件的影響72-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 第六章 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 主要工作與結(jié)論75-76
• 6.2 后續(xù)工作研究76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果82-84

【相似文獻(xiàn)】

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