基于热电制冷技术的某星载相机焦面组件热设计

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1、第32卷第3期航天返回与遥感2011年6隽SPACECRAFTRECOVERY＆REMOTESENSING43———■——_IIlllllllllIIIllllI一基于热电制冷技术的某星载相机焦面组件热设计连靳奖韬蕨吟雪2(1西jE工业大学航空学院，西安710072)(2北京空间机电研究所，北东100076)摘要热电制冷(Thermo—ElectricCooling。TEC)技术是利用帕尔帖效应的一种制冷方法。它不需要任何工质。死活动部件。结构简单。非常适宜于微型制冷领域或有特殊要慕的场合。文章将TEC技术应用于某星载穗氟焦西纽锌的热设诗，解决了探潮器渔溢控稠阕题。仿真分新结果表

2、瞬，基于TEC技拳的燕设赞方案在满足探测器恒温控制的同时．控温功耗比传统方案降低了90％。关键词热电制冷半导体制冷恒温控制焦薅组件热设计星栽相机中豳分类号：V4稻。8文蘸标识码：A交豢编号：1009—8518(2011)∞一∞钙一潞ThermalDesignofFocalPlaneAssemblyonSpace-borneCameraBasedonThermo-ElectricCoolingTechnologyLianXinhao玷YanYinxue2(1AeronauticDepartment,NorthwesternPolytechnicUniversity，Xian7100

3、72，China)<2BeijingInstitute《SpaceMechanics＆Electricity，Beijing100076，China)AbstractThermo-ElectricCooling(TEC)technology，basedonPehiereffect，isoneoftherefrigerationmethods。InviewoftheadvantagesofTEC，suchassimplestructure，norefrigerant,nomovingparts,itispartie-uhaysuitableformicro-refrigeratio

4、norotherspecialoccasions．TECtechnology,whichisapphedinthermalde-signoffocalplaneassemblyonspace--bornecamera,solvedtheproblemthathowtokeepsensor’stemperaturecon-stant．ThesimulationrestdtsshowedthatthermaldesignbasedonTECtechnologycouldkeep$ellgor’stemperatureconstant，andmeanwhile，itspowerused

5、forcontrollingtemperaturereducedby90％compared诵t}Itraditionalthermaldesign．KeywordsThenno-ElectriccoolingSemiconductorrefrigerationHomoeothermiccontrolFocalplaneassemblyThermaldesignSpace——bornecamera1引言1834年，法重物理学家襁尔皓发嚣在两种不瞬金属组成的闭合电路中通直流电会使一个结点变冷，另一个结点变热，这种效应后来被命名为帕尔帖效应。热电制冷(Thermo-ElectricCo

6、oling，TEC)技术，又称半导体制冷技术(Semiconductorrefrigeration)，是利用帕尔帖效应的一种制冷方法，其原理如图1所示，热电制冷器(TECs)蠢半导体(N型、P登)温差电嚣件、金霾导流筹、陶瓷劳组成，其中金藩导流片是连接半导俸瀑差电收稿日期：20ll-03—20基金项目：灏家重大科技专项工程靛天逅霾与滋感2011年第32卷滋麓电元伴陶瓷砖冷州＼{7黧1热毫裁冷嚣攥汞意蓬簿淀冀热谢元件的结点．当电流从N烈半导体流向P型半导体时，结点处吸热；当电流由P型半导体流向N型半导体时，在结点处救热，于是形成了冷面和热面。当电流方向相反时，原吸热的结点放热，原放

7、热的结点吸热，冷瑟和热面短暨互换。该制冷方法不需要饺何_I凄，无活动部件，结构篱擎，非常适宣于微型制冷领域或奄特殊要求的场合。TEC技术的这一特性使其在民用制冷领域及空闯飞行器制冷领域得到了应用。rIECs的性能取决予所使用半导体材料的制冷性能，工程中半导体材料的制冷性能常用优值系数Z与使用温度r的乘积刀来衡缀。其中优值系数Z=a2tr／k(a为热电制冷元件热电动势率；tlr为热电制冷元件电导率；k为热电翩冷元件的热导率)。1996年美国橡树岭国家实验室发现RMⅨ挫墅化合物的Z≯