RU206907U1

RU206907U1 - DEVICE FOR CONTROLLING THE PARAMETERS OF THERMAL IMAGING SYSTEMS

Info

Publication number: RU206907U1
Application number: RU2021115626U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Нужин; Вячеслав Викторович Пронин
Original assignee: АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП")
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована при испытаниях и оценке качества тепловизионных систем. Технический результат заключается в создании устройства для контроля параметров тепловизионных систем, позволяющего осуществлять испытания тепловизионных систем, предназначенных для работы по наземным низкотемпературным объектам, в лабораторных условиях.Устройство для контроля параметров тепловизионных систем содержит корпус, внутри которого размещены термоэлектрический модуль Пельтье, включающий горячую и холодную пластины, а также сменный плоский элемент, в котором выполнены прорези определенной формы и размера, установленный на поверхности холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье. Сменный плоский элемент выполнен двухслойным, составленным последовательно из слоев теплоизолирующего и тепловыделяющего резистивного материалов, при этом слой теплоизолирующего материала связан с поверхностью холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье через слой теплопроводящей пасты. Горячая пластина термоэлектрического модуля Пельтье снабжена радиатором с установленным на нем первым вентилятором для обдува радиатора и связана с поверхностью радиатора через слой теплопроводящей пасты. На поверхностях холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье и слоя тепловыделяющего резистивного материала установлены датчики контроля температуры. В корпусе также установлен второй вентилятор для обдува сменного плоского элемента и холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье. Датчики контроля температуры связаны с блоком управления, связанным с блоком питания. Блок питания выполнен с возможностью подачи управляющего напряжения по командам от блока управления к термоэлектрическому модулю Пельтье, слою тепловыделяющего резистивного материала, а также первому и второму вентиляторам.Возможен вариант исполнения устройства, включающего дополнительно N термоэлектрических модулей Пельтье, установленных так, что холодная пластина каждого последующего модуля через слой теплопроводящей пасты будет связана с горячей пластиной предыдущего модуля, начиная с первого, горячая пластина последнего модуля через слой теплопроводящей пасты будет связана с поверхностью радиатора, при этом блок питания выполнен с возможностью подачи управляющего напряжения к дополнительным термоэлектрическим модулям Пельтье. 1 з.п. ф-лы, 2 фиг.The utility model relates to the field of measuring technology and can be used in testing and assessing the quality of thermal imaging systems. The technical result consists in creating a device for monitoring the parameters of thermal imaging systems, which allows testing thermal imaging systems designed to operate on ground-based low-temperature objects in laboratory conditions. plates, as well as a replaceable flat element, in which slots of a certain shape and size are made, installed on the surface of the cold plate of the Peltier thermoelectric module. The replaceable flat element is made two-layer, composed in series of layers of heat-insulating and heat-generating resistive materials, while the layer of heat-insulating material is connected to the surface of the cold plate of the Peltier thermoelectric module through a layer of heat-conducting paste. The hot plate of the Peltier thermoelectric module is equipped with a radiator with the first fan installed on it for blowing the radiator and is connected to the radiator surface through a layer of heat-conducting paste. Temperature control sensors are installed on the surfaces of the cold plate of the Peltier thermoelectric module and the layer of heat-generating resistive material. A second fan is also installed in the housing for blowing the replaceable flat element and the cold plate of the Peltier thermoelectric module. Temperature control sensors are connected to a control unit connected to a power supply. The power supply unit is configured to supply a control voltage on commands from the control unit to the thermoelectric Peltier module, the layer of heat-generating resistive material, and the first and second fans. A variant of the device is possible, including additionally N thermoelectric Peltier modules, installed so that the cold plate of each subsequent module through the layer of heat-conducting paste will be connected to the hot plate of the previous module, starting from the first, the hot plate of the last module through the layer of heat-conducting paste will be connected to the surface of the heat sink, while the power supply is configured to supply control voltage to additional thermoelectric Peltier modules. 1 wp f-crystals, 2 fig.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована при испытаниях и оценке качества тепловизионных систем, преимущественно предназначенных для работы по наземным низкотемпературным объектам.The utility model relates to the field of measuring technology and can be used in testing and assessing the quality of thermal imaging systems, mainly intended for work on ground-based low-temperature objects.

Испытания тепловизионных систем (ТВС), в частности их настройка и калибровка, как правило, производятся в лабораторных условиях с использованием специальных устройств. При испытаниях осуществляют измерения основных характеристик ТВС, таких как минимально разрешаемая разность температур, модуляционная передаточная функция и другие. Для обеспечения полноты и достоверности оценки работы ТВС их испытания следует проводить в температурных условиях, приближенных к реальным. Поэтому при настройке и калибровке ТВС, предназначенных для работы по наземным низкотемпературным объектам, целесообразно применять тест-объекты, имеющие сопоставимые с ними температуры [Госсорг Ж., Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. - М. Мир, 1988, 416 с; Ллойд Дж., Системы тепловидения. - М. Мир, 1978,410 с.].Tests of thermal imaging systems (FA), in particular their adjustment and calibration, are usually carried out in laboratory conditions using special devices. During the tests, measurements of the main characteristics of fuel assemblies are carried out, such as the minimum permissible temperature difference, modulation transfer function, and others. To ensure the completeness and reliability of the assessment of the operation of fuel assemblies, their tests should be carried out in temperature conditions close to real ones. Therefore, when setting up and calibrating fuel assemblies intended for work on ground-based low-temperature objects, it is advisable to use test objects with temperatures comparable to them [Gossorg Zh., Infrared thermography. Basics, technique, application. - M. Mir, 1988, 416 p; Lloyd J., Thermal Imaging Systems. - M. Mir, 1978, 410 p.].

Известно устройство для контроля параметров тепловизионных систем, включающее протяженный тепловой излучатель и размещенный перед ним плоский элемент (мишень), имеющий прорези определенной формы и размера [Krzysztof Chrzanowski. Testing thermal imagers. Practical guidebook // Military University of Technology, 00-908 Warsaw, Poland, 2010]. Плоский элемент выполнен в виде металлической пластины. Испытания ТВС включают определение минимальной разности температур между фоном, формируемым тепловым излучателем в прорезях, и температурой металлической пластины.A device for monitoring the parameters of thermal imaging systems is known, including an extended heat emitter and a flat element (target) placed in front of it, having slots of a certain shape and size [Krzysztof Chrzanowski. Testing thermal imagers. Practical guidebook // Military University of Technology, 00-908 Warsaw, Poland, 2010]. The flat element is made in the form of a metal plate. Tests of fuel assemblies include determining the minimum temperature difference between the background generated by the heat emitter in the slots and the temperature of the metal plate.

Недостатком устройства является то, что оно предназначено для проведения испытаний ТВС при температурах излучателя и мишени, превосходящих или сопоставимых с температурой окружающей среды в лабораторных помещениях. Вследствие этого оно непригодно для проведения испытаний ТВС в области низких температур.The disadvantage of the device is that it is intended for testing fuel assemblies at temperatures of the emitter and target, which are higher than or comparable to the ambient temperature in laboratory rooms. As a result, it is unsuitable for testing fuel assemblies at low temperatures.

Понятие области низких температур при проведении испытаний ТВС определено нами, исходя из следующих соображений. Выбор нормальных условий, которые должны быть соблюдены в рабочем пространстве при поверке средств измерений, регламентирован ГОСТ 8.395-80, дата введения 01.07.1981 г., в рамках которого номинальным значением нормальной температуры лабораторных помещений является температура 20°С, а также значения температур 23; 25; 27°С, допускаемых к ограниченному применению в качестве номинального значения, при этом максимальная величина среднего отклонения от номинального значения составляет ±15°С. Исходя из этого, выбор нормальных условий проведения испытаний в лабораторных помещениях определяется диапазоном температур от 5°С до 42°С. Соответственно, область температур ниже 5°С вплоть до максимально достигаемых наземными объектами отрицательных температур, т.е. примерно до (-50°С), определяется нами как область низких температур.The concept of the low-temperature region during testing of fuel assemblies was defined by us based on the following considerations. The choice of normal conditions that must be observed in the working space when checking measuring instruments is regulated by GOST 8.395-80, the date of introduction is 07/01/1981, within which the nominal value of the normal temperature of laboratory premises is a temperature of 20 ° C, as well as temperature values 23 ; 25; 27 ° C allowed for limited use as a nominal value, while the maximum average deviation from the nominal value is ± 15 ° C. Based on this, the choice of normal test conditions in laboratory premises is determined by the temperature range from 5 ° C to 42 ° C. Accordingly, the temperature range is below 5 ° С up to the maximum negative temperatures reached by ground objects, i.e. to about (-50 ° C), we define it as a region of low temperatures.

Наиболее близким устройством того же назначения, что и заявляемое, по совокупности существенных признаков, является устройство для контроля параметров тепловизионных систем, описанное в [Патент РФ №74459, дата приор. 28.01.2008, опубл. 27.06.2008, Бюл.№18], выбранное нами в качестве прототипа. Устройство включает тепловой излучатель, содержащий нагреватель и теплоизлучающую панель, датчики для контроля температуры, сменный плоский элемент, в котором выполнены прорези определенной формы и размера, устанавливаемый перед теплоизлучающей панелью, блок управления. Блок управления связан с блоком питания и выполнен с возможностью задания и поддержания требуемой разности температур плоского элемента с прорезями и теплоизлучающей панели. Плоский элемент с прорезями и теплоизлучающая панель снабжены датчиками температуры.The closest device for the same purpose as the claimed one, in terms of the totality of essential features, is a device for monitoring the parameters of thermal imaging systems, described in [RF Patent No. 74459, date prior. 28.01.2008, publ. 06/27/2008, Bulletin No. 18], which we have chosen as a prototype. The device includes a heat emitter containing a heater and a heat-emitting panel, sensors for temperature control, a replaceable flat element in which slots of a certain shape and size are made, installed in front of the heat-emitting panel, and a control unit. The control unit is connected to the power supply unit and is configured to set and maintain the required temperature difference between the flat element with slots and the heat-emitting panel. The slotted flat element and the radiant panel are equipped with temperature sensors.

Сменный плоский элемент, используемый при измерениях характеристик ТВС, выполнен в прототипе в виде металлической пластины с прорезями определенной формы и размера. Это могут быть вертикально ориентированные группы полос соответствующей пространственной частоты, отверстия в форме квадрата или силуэта объекта наблюдения. Выбор формы и размера прорезей определяется целями испытаний ТВС. Так для контроля температурного и пространственного разрешения используется элемент с прорезями в виде групп полос с определенной пространственной частотой, для контроля обнаружительных и опознавательных характеристик - элемент с прорезями в виде квадратов или силуэтов объектов, например, машин, танков и т.д.A replaceable flat element used in measuring the characteristics of fuel assemblies is made in the prototype in the form of a metal plate with slots of a certain shape and size. These can be vertically oriented groups of bands of the corresponding spatial frequency, holes in the form of a square or a silhouette of an object of observation. The choice of the shape and size of the slots is determined by the objectives of the fuel assembly tests. So, to control the temperature and spatial resolution, an element with slots in the form of groups of stripes with a certain spatial frequency is used, to control the detection and identification characteristics - an element with slots in the form of squares or silhouettes of objects, for example, cars, tanks, etc.

При определении характеристик ТВС устанавливаются и контролируются температуры элемента с прорезями и теплоизлучающей панели. По формируемому в ТВС изображению определяется разность температур между элементом с прорезями и теплоизлучающей панелью, при которой еще возможно различить на пределе отдельно изображения вертикально ориентированных полос в каждой группе, либо при которой еще возможно обнаружить нечеткое размытое или, наоборот, четкое неразмытое изображение отверстий в форме квадратов или силуэтов объектов наблюдения.In determining the characteristics of fuel assemblies, the temperatures of the slotted element and the heat-emitting panel are established and monitored. According to the image formed in the fuel assembly, the temperature difference between the element with slots and the heat-emitting panel is determined, at which it is still possible to distinguish at the limit separately images of vertically oriented stripes in each group, or at which it is still possible to detect a fuzzy blurred or, conversely, a clear non-blurred image of holes in the form squares or silhouettes of objects of observation.

Недостатком устройства-прототипа является то, что оно предназначено для проведения испытаний ТВС при температурах элемента с прорезями и теплоизлучающей панели, превосходящих или сопоставимых с температурой окружающей среды в лабораторных помещениях. Вследствие этого оно непригодно для проведения испытаний ТВС в области низких температур.The disadvantage of the prototype device is that it is intended for testing fuel assemblies at temperatures of the slotted element and the heat-emitting panel, which are higher than or comparable to the ambient temperature in laboratory rooms. As a result, it is unsuitable for testing fuel assemblies at low temperatures.

Сущность полезной модели заключается в следующем.The essence of the utility model is as follows.

Технической проблемой, которую решает заявляемая полезная модель, является создание устройства для контроля параметров тепловизионных систем, позволяющего осуществлять испытания тепловизионных систем, предназначенных для работы по наземным низкотемпературным объектам, в лабораторных условиях.The technical problem that the claimed utility model solves is the creation of a device for monitoring the parameters of thermal imaging systems, which makes it possible to test thermal imaging systems intended for operation on ground-based low-temperature objects in laboratory conditions.

Технический результат заключается в создании устройства для контроля параметров тепловизионных систем, позволяющего осуществлять испытания тепловизионных систем, предназначенных для работы по наземным низкотемпературным объектам, в лабораторных условиях.The technical result consists in creating a device for monitoring the parameters of thermal imaging systems, which allows testing thermal imaging systems intended for operation on ground-based low-temperature objects in laboratory conditions.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для контроля параметров тепловизионных систем, включающем корпус, сменный плоский элемент, в котором выполнены прорези определенной формы и размера, блок управления, связанный с блоком питания, датчики контроля температуры, связанные с блоком управления, при этом сменный плоский элемент и датчики контроля температуры размещены внутри корпуса устройства, в соответствии с заявляемым техническим решением устройство дополнительно содержит термоэлектрический модуль Пельтье, включающий горячую и холодную пластины, при этом горячая пластина термоэлектрического модуля Пельтье снабжена радиатором с установленным на нем первым вентилятором для обдува радиатора и связана с поверхностью радиатора через слой теплопроводящей пасты, сменный плоский элемент установлен на поверхности холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье, выполнен двухслойным, составленным последовательно из слоев теплоизолирующего и тепловыделяющего резистивного материалов, при этом слой теплоизолирующего материала связан с поверхностью холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье через слой теплопроводящей пасты, датчики контроля температуры установлены на поверхностях холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье и слоя тепловыделяющего резистивного материала, соответственно, термоэлектрический модуль Пельтье и радиатор с установленным на нем вентилятором обдува радиатора расположены внутри корпуса устройства, в котором также дополнительно установлен второй вентилятор для обдува сменного плоского элемента и холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье, блок питания выполнен с возможностью подачи управляющего напряжения по командам от блока управления к термоэлектрическому модулю Пельтье, слою тепловыделяющего резистивного материала, а также первому и второму вентиляторам.The specified technical result is achieved by the fact that in a device for monitoring the parameters of thermal imaging systems, including a housing, a replaceable flat element in which slots of a certain shape and size are made, a control unit associated with a power supply, temperature control sensors associated with a control unit, while a replaceable flat element and temperature control sensors are placed inside the device case, in accordance with the claimed technical solution, the device additionally contains a thermoelectric Peltier module, including hot and cold plates, while the hot plate of the Peltier thermoelectric module is equipped with a radiator with the first fan installed on it for blowing the radiator and connected to the surface of the radiator through a layer of heat-conducting paste, a replaceable flat element is installed on the surface of the cold plate of the Peltier thermoelectric module, made of two-layer, composed in series of layers of heat-insulating and heat-generating resis heat-insulating material, while the layer of heat-insulating material is connected to the surface of the cold plate of the Peltier thermoelectric module through a layer of heat-conducting paste, temperature control sensors are installed on the surfaces of the cold plate of the Peltier thermoelectric module and the layer of heat-generating resistive material, respectively, the Peltier thermoelectric module and a radiator with a fan installed on it radiator blowers are located inside the device case, in which a second fan is also installed to blow a replaceable flat element and a cold plate of the Peltier thermoelectric module, the power supply unit is configured to supply a control voltage on commands from the control unit to the Peltier thermoelectric module, a layer of heat-generating resistive material, and also the first and second fans.

Если устройство для контроля параметров тепловизионных систем дополнительно содержит N термоэлектрических модулей Пельтье, последовательно устанавливаемых внутри корпуса устройства так, что холодная пластина каждого последующего модуля связана через слой теплопроводящей пасты с горячей пластиной предыдущего модуля, начиная с первого, горячая пластина последнего модуля через слой теплопроводящей пасты связана с поверхностью радиатора, при этом блок питания выполнен с возможностью подачи управляющего напряжения к дополнительным термоэлектрическим модулям Пельтье, а количество N дополнительных термоэлектрических модулей Пельтье выбирается из условия обеспечения охлаждения до требуемых температур холодной пластины первого термоэлектрического модуля Пельтье, то возникает дополнительный технический результат, заключающийся в расширении технических возможностей устройства и состоящий в том, что проведение измерений может осуществляться при достижении еще более низких температур, чем в случае одного термоэлектрического модуля.If the device for monitoring the parameters of thermal imaging systems additionally contains N thermoelectric Peltier modules sequentially installed inside the device body so that the cold plate of each subsequent module is connected through a layer of heat-conducting paste with the hot plate of the previous module, starting from the first, the hot plate of the last module through a layer of heat-conducting paste connected to the surface of the radiator, while the power supply is configured to supply a control voltage to additional thermoelectric Peltier modules, and the number N of additional thermoelectric Peltier modules is selected from the condition of providing cooling to the required temperatures of the cold plate of the first thermoelectric Peltier module, then an additional technical result arises, which consists of in expanding the technical capabilities of the device and consisting in the fact that measurements can be carried out when even lower temperatures are reached than in the case one thermoelectric module.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства (вид сверху), где 1 - термоэлектрический модуль Пельтье, 1.1 - холодная пластина модуля Пельтье, 1.2 - горячая пластина модуля Пельтье, 2 - радиатор, 2.1 - первый вентилятор для обдува радиатора, установленный на радиаторе 2, 3 - сменный плоский элемент, выполненный двуслойным, имеющий прорези определенной формы и размера, в приводимом примере выполнения полезной модели прорези составляют группу из 4 полос, при этом ширина каждой полосы равна расстоянию между полосами, а высота полосы в семь раз больше ее ширины, 3.1 - слой теплоизолирующего материала, 3.2 - слой тепловыделяющего резистивного материала, 4 - слой теплопроводящей пасты между горячей пластиной модуля Пельтье и поверхностью радиатора 2, 5 - слой теплопроводящей пасты между слоем теплоизолирующего материала 3.1 и холодной пластиной модуля Пельтье 1.1, 6.1 - датчик контроля температуры, связанный со слоем тепловыделяющего резистивного материала 3.2, 6.2 - датчик контроля температуры, связанный с поверхностью холодной пластины модуля Пельтье 1.1, 7 - блок питания, 8 - блок управления, 9 - корпус, 10 - второй вентилятор для обдува сменного плоского элемента и холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье, закрепленный в корпусе 9.FIG. 1 shows a block diagram of the device (top view), where 1 is the thermoelectric Peltier module, 1.1 is the cold plate of the Peltier module, 1.2 is the hot plate of the Peltier module, 2 is the radiator, 2.1 is the first fan for blowing off the radiator installed on the radiator 2, 3 - a replaceable flat element made of two layers, having slots of a certain shape and size, in the given example of the implementation of the utility model, the slots constitute a group of 4 strips, the width of each strip being equal to the distance between the strips, and the height of the strip is seven times greater than its width, 3.1 - layer heat-insulating material, 3.2 - a layer of heat-generating resistive material, 4 - a layer of heat-conducting paste between the hot plate of the Peltier module and the surface of the radiator 2, 5 - a layer of heat-conducting paste between the layer of heat-insulating material 3.1 and the cold plate of the Peltier module 1.1, 6.1 - temperature control sensor associated with a layer of heat-generating resistive material 3.2, 6.2 - temperature control sensor, connected to the surface of the cold plate of the Peltier module 1.1, 7 - power supply, 8 - control unit, 9 - housing, 10 - the second fan for blowing the replaceable flat element and cold plate of the Peltier thermoelectric module, fixed in the housing 9.

На фиг. 2 приведен внешний вид термоэлектрической части устройства без корпуса и блоков управления, где 1 - термоэлектрический модуль Пельтье, 1.1 - холодная пластина модуля Пельтье, 1.2 - горячая пластина модуля Пельтье, 2 - радиатор, 2.1 - первый вентилятор для обдува радиатора, установленный на радиаторе 2, 3 - сменный плоский элемент, выполненный двуслойным, имеющий прорези определенной формы и размера, в приводимом примере выполнения полезной модели прорези составляют группу из 4 полос, при этом ширина каждой полосы равна расстоянию между полосами, а высота полосы в семь раз больше ее ширины, 3.1 - слой теплоизолирующего материала, 3.2 - слой тепловыделяющего резистивного материала, 4- слой теплопроводящей пасты между горячей пластиной модуля Пельтье и поверхностью радиатора 2, 5- слой теплопроводящей пасты между слоем теплоизолирующего материала 3.1 и холодной пластиной модуля Пельтье 1.1, 6.1 - датчик контроля температуры, связанный со слоем тепловыделяющего резистивного материала 3.2, 6.2 - датчик контроля температуры, связанный с поверхностью холодной пластины модуля Пельтье 1.1.FIG. 2 shows the external view of the thermoelectric part of the device without a case and control units, where 1 is a thermoelectric Peltier module, 1.1 is a cold plate of a Peltier module, 1.2 is a hot plate of a Peltier module, 2 is a radiator, 2.1 is the first fan for blowing a radiator installed on a radiator 2 , 3 - replaceable flat element, made two-layer, having slots of a certain shape and size, in the given example of implementation of the utility model, the slots constitute a group of 4 strips, the width of each strip being equal to the distance between the strips, and the height of the strip is seven times greater than its width, 3.1 - a layer of heat-insulating material, 3.2 - a layer of heat-generating resistive material, 4- a layer of heat-conducting paste between the hot plate of the Peltier module and the surface of the radiator, 5- a layer of heat-conducting paste between the layer of heat-insulating material 3.1 and the cold plate of the Peltier module 1.1, 6.1 - temperature control sensor associated with a layer of heat-generating resistive material 3.2, 6.2 - temperature control sensor associated with the surface of the cold plate of the Peltier module 1.1.

Описание работы устройства приведено ниже на примере конкретного выполнения.A description of the operation of the device is given below using an example of a specific implementation.

Устройство размещают на оптической оси перед тепловизионной системой, подлежащей контролю. В зависимости от целей испытаний ТВС выбирают требуемый сменный плоский элемент. Как указывалось выше, для контроля температурного и пространственного разрешения обычно используется элемент с прорезями в виде групп полос с определенной пространственной частотой, для контроля обнаружительных и опознавательных характеристик - элемент с прорезями в виде квадратов или силуэтов объектов, например, машин, танков и т.д. В примере конкретного выполнения устройства, приводимом на фиг. 1, был использован сменный плоский элемент 3 с прорезями, составляющими группу из 4 вертикальных полос, при этом ширина каждой полосы равна расстоянию между полосами, а высота полосы в семь раз больше ее ширины. Подобные элементы традиционно используются для контроля температурного и пространственного разрешения ТВС.The device is placed on an optical axis in front of the thermal imaging system to be monitored. The required replaceable flat element is selected depending on the purpose of testing the fuel assembly. As mentioned above, to control the temperature and spatial resolution, an element with slots in the form of groups of stripes with a certain spatial frequency is usually used, to control detection and identification characteristics - an element with slots in the form of squares or silhouettes of objects, for example, cars, tanks, etc. ... In the example of a specific embodiment of the device shown in FIG. 1, a replaceable flat element 3 was used with slots constituting a group of 4 vertical strips, the width of each strip being equal to the distance between the strips and the height of the strip being seven times its width. Such elements are traditionally used to control the temperature and spatial resolution of fuel assemblies.

Сменный плоский элемент 3 был выполнен двухслойным, составленным последовательно из слоев теплоизолирующего и тепловыделяющего резистивного материалов. В качестве теплоизолирующего материала был использован диэлектрик-стеклотекстолит типа FR-4, в качестве тепловыделяющего резистивного материала - слой клея высокой электропроводимости «Контактол» на основе серебра. Сменный плоский элемент был закреплен на поверхности холодной пластины 1.1 термоэлектрического модуля Пельтье 1 через слой теплопроводящей пасты 5 (кремнийорганическая паста КПТ-8), обеспечивающей тепловой контакт элемента 3 с поверхностью 1.1.Replaceable flat element 3 was made two-layer, composed in series of layers of heat-insulating and heat-generating resistive materials. As a heat-insulating material, a dielectric-glass fiber laminate of the FR-4 type was used, as a heat-generating resistive material - a layer of high conductivity glue "Kontaktol" based on silver. A replaceable flat element was fixed on the surface of the cold plate 1.1 of the Peltier thermoelectric module 1 through a layer of heat-conducting paste 5 (KPT-8 organosilicon paste), which provides thermal contact of element 3 with surface 1.1.

Горячая пластина 1.2. термоэлектрического модуля Пельтье 1 была связана с поверхностью радиатора 2 также через слой теплопроводящей пасты КПТ-8. Радиатор 2 с установленным на нем вентилятором 2.1 для обдува радиатора предназначены для отвода тепла от горячей пластины.Hot plate 1.2. thermoelectric module Peltier 1 was connected to the surface of the radiator 2 also through a layer of heat-conducting paste KPT-8. Radiator 2 with a 2.1 fan installed on it for blowing the radiator is designed to remove heat from the hot plate.

Все перечисленные выше элементы устройства размещены внутри корпуса устройства 9. Датчики контроля температуры 6.1 и 6.2 являлись цифровыми и были связаны со слоем тепловыделяющего резистивного материала 3.2 и с поверхностью холодной пластины модуля Пельтье 1.1, соответственно. Датчики контроля температуры 6.1 и 6.2 размещаются внутри корпуса устройства. Также в корпусе устройства закреплен второй вентилятор, предназначенный для обдува сменного плоского элемента и холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье. Обдув необходим для удаления образующегося на указанных элементах устройства конденсата при работе устройства в области низких температур.All of the above device elements are located inside the device body 9. Temperature control sensors 6.1 and 6.2 were digital and were connected to a layer of heat-generating resistive material 3.2 and to the surface of the cold plate of the Peltier module 1.1, respectively. Temperature control sensors 6.1 and 6.2 are located inside the device body. Also in the body of the device there is a second fan designed to blow over the replaceable flat element and the cold plate of the Peltier thermoelectric module. Blowing is necessary to remove the condensate formed on these elements of the device when the device is operating at low temperatures.

Элементы устройства, требующие электрического питания, связаны с блоком питания 7, соединенным с блоком управления 8. Блок питания 7 выполнен с возможностью подачи управляющего напряжения по командам от блока управления 8, выполненного на базе микроконтроллера, к термоэлектрическому модулю Пельтье, слою тепловыделяющего резистивного материала, а также первому и второму вентиляторам. Цифровые датчики температуры соединены с блоком управления 8.The elements of the device requiring electrical power are connected to the power supply 7 connected to the control unit 8. The power supply 7 is configured to supply the control voltage on commands from the control unit 8, made on the basis of the microcontroller, to the Peltier thermoelectric module, a layer of heat-releasing resistive material, as well as the first and second fans. Digital temperature sensors are connected to the control unit 8.

В начале работы устройства в блоке управления выставляют необходимую температуру холодной пластины 1.1 термоэлектрического модуля Пельтье, после чего напряжение необходимой величины и полярности подается на контакты модуля Пельтье и включаются первый и второй вентиляторы.At the beginning of the device operation, the required temperature of the cold plate 1.1 of the Peltier thermoelectric module is set in the control unit, after which the voltage of the required magnitude and polarity is applied to the contacts of the Peltier module and the first and second fans are turned on.

При достижении заданной температуры холодной пластиной 1.1 и слоями сменного плоского элемента 3 к слою тепловыделяющего резистивного материала 3.2 подается напряжение, необходимое для нагрева слоя и обеспечения разности температур между поверхностью слоя 3.2 и поверхностью холодной пластины 1.1. Контроль температур осуществляется с помощью цифровых датчиков 6.1 и 6.2. Поддержание необходимой разности температур осуществляется по командам блока управления 8 с помощью блока питания 7.When the specified temperature is reached by the cold plate 1.1 and the layers of the replaceable flat element 3, a voltage is applied to the layer of heat-generating resistive material 3.2, which is necessary to heat the layer and ensure the temperature difference between the surface of the layer 3.2 and the surface of the cold plate 1.1. Temperature control is carried out using digital sensors 6.1 and 6.2. Maintaining the required temperature difference is carried out by the commands of the control unit 8 using the power supply 7.

По изображениям, формируемым тепловизионной системой, оценивается разность температур между поверхностью слоя 3.2 и поверхностью холодной пластины 1.1, при которой возможно различение отдельно вертикально ориентированных полос в группе из 4 полос. Температурное разрешение оценивается для данной пространственной частоты. Для получения функции передачи модуляции контролируемой тепловизионной системы на поверхность холодной пластины устанавливается другой сменный плоский элемент с прорезями другой пространственной частоты и производится та же оценка температурного разрешения. При смене плоского элемента с прорезями необходимо удалить остатки теплопроводящей пасты с помощью шпателя и тампона, смоченного в спирте.From the images formed by the thermal imaging system, the temperature difference between the surface of layer 3.2 and the surface of the cold plate 1.1 is estimated, at which it is possible to distinguish separately vertically oriented stripes in a group of 4 stripes. Temperature resolution is estimated for a given spatial frequency. To obtain the modulation transfer function of the monitored thermal imaging system, another replaceable flat element with slots of a different spatial frequency is installed on the surface of the cold plate, and the same assessment of the temperature resolution is made. When replacing a flat element with slots, it is necessary to remove the remnants of the heat-conducting paste with a spatula and a swab dipped in alcohol.

Для определения обнаружительных и опознавательных возможностей ТВС на поверхность холодной пластины устанавливается другой сменный плоский элемент с прорезями определенной конфигурации, формы и размера, соответствующими силуэтам объектов, подлежащих обнаружению и распознаванию. Аналогичным образом меняется разность температур между поверхностью слоя 3.2 и поверхностью холодной пластины 1.1 и оценивается изображение, формируемое контролируемой тепловизионной системой.To determine the detection and identification capabilities of fuel assemblies, another replaceable flat element with slots of a certain configuration, shape and size corresponding to the silhouettes of objects to be detected and recognized is installed on the surface of the cold plate. The temperature difference between the surface of the layer 3.2 and the surface of the cold plate 1.1 changes in a similar way, and the image formed by the controlled thermal imaging system is estimated.

При использовании одного термоэлектрического модуля Пельтье типа FROST-74 производства компании Криотерм в ходе проведения экспериментов температура поверхности холодной пластины модуля Пельтье достигала (-5°С).When using one thermoelectric Peltier module of the FROST-74 type manufactured by the Cryotherm company during the experiments, the surface temperature of the cold plate of the Peltier module reached (-5 ° C).

Если в устройство для контроля параметров тепловизионных систем дополнительно установить N термоэлектрических модулей Пельтье так, что холодная пластина каждого последующего модуля через слой теплопроводящей пасты будет связана с горячей пластиной предыдущего модуля, начиная с первого, горячая пластина последнего модуля через слой теплопроводящей пасты будет связана с поверхностью радиатора, при этом блок питания выполнить с возможностью подачи управляющего напряжения к дополнительным термоэлектрическим модулям Пельтье, то обеспечивается расширение технических возможностей устройства, и проведение измерений возможно осуществлять при достижении еще более низких температур, чем в случае одного термоэлектрического модуля. Оценка максимально достижимых температур охлаждения поверхности холодной пластины термоэлектрического модуля Пельтье показывает, что возможно достижение температур порядка (-50)°С.If N thermoelectric Peltier modules are additionally installed in the device for monitoring the parameters of thermal imaging systems so that the cold plate of each subsequent module through a layer of heat-conducting paste will be connected to the hot plate of the previous module, starting from the first, the hot plate of the last module through a layer of heat-conducting paste will be connected to the surface radiator, while the power supply is configured to supply a control voltage to additional thermoelectric Peltier modules, then the technical capabilities of the device are expanded, and measurements can be carried out when even lower temperatures are reached than in the case of a single thermoelectric module. Evaluation of the maximum attainable temperatures for cooling the surface of the cold plate of the Peltier thermoelectric module shows that it is possible to reach temperatures of the order of (-50) ° C.

Claims

1. A device for monitoring the parameters of thermal imaging systems, including a housing, a replaceable flat element in which slots of a certain shape and size are made, a control unit associated with a power supply, temperature control sensors associated with a control unit, while a replaceable flat element and control sensors temperatures are placed inside the body of the device, characterized in that the device additionally contains a thermoelectric Peltier module, including hot and cold plates, while the hot plate of the thermoelectric Peltier module is equipped with a radiator with the first fan installed on it for blowing the radiator and is connected to the surface of the radiator through a layer of heat-conducting paste , a replaceable flat element is installed on the surface of the cold plate of the Peltier thermoelectric module, is made two-layer, composed in series of layers of heat-insulating and heat-generating resistive materials, while the layer of heat-insulating material is connected to the surface by means of the cold plate of the Peltier thermoelectric module through the layer of heat-conducting paste, temperature control sensors are installed on the surfaces of the cold plate of the Peltier thermoelectric module and the layer of heat-generating resistive material, respectively, the Peltier thermoelectric module and the radiator with the radiator blowing fan installed on it are located inside the device case, in which also a second fan is additionally installed for blowing a replaceable flat element and a cold plate of the Peltier thermoelectric module, the power unit is configured to supply a control voltage on commands from the control unit to the Peltier thermoelectric module, a layer of heat-generating resistive material, and the first and second fans.

2. A device for monitoring the parameters of thermal imaging systems according to claim 1, characterized in that it additionally contains N thermoelectric Peltier modules sequentially installed inside the device body so that the cold plate of each subsequent module is connected through a layer of heat-conducting paste with the hot plate of the previous module, starting from the first, the hot plate of the last module is connected to the surface of the radiator through a layer of heat-conducting paste, while the power supply unit is configured to supply a control voltage to additional thermoelectric Peltier modules, and the number N of additional thermoelectric Peltier modules is selected from the condition of providing cooling to the required temperatures of the cold plate of the first thermoelectric the Peltier module.