​光電葉輪流量傳感器監控世界上最靈敏的... - 帆克加有限公司
2019.12.11
​光電葉輪流量傳感器監控世界上最靈敏的天文相機的冷卻 Optical Flow Sensors Monitor Cooling of the World’s Most Sensitive Astronomical Camera
光電葉輪流量傳感器監控世界上最靈敏的天文相機的冷卻 Optical Flow Sensors Monitor Cooling of the World’s Most Sensitive Astronomical Camera 
Titan Enterprises 報告了光電葉輪流量傳感器技術如何解決了高科技問題-向世界上最靈敏的天文相機來監控冷卻劑的流量。 
世界上最大的光學望遠鏡,位於拉帕爾瑪島加那利島上的10.4m加那利大型望遠鏡(GRANTECAN或GTC)Gran Telescopio Canarias(GTC)配備了由英國謝菲爾德大學製造的功能強大的天文相機。這款名為HiPERCAM的相機於2018年在望遠鏡上調試,可以同時拍攝五種光學顏色而且拍攝速度每秒1000張照片。
 
HiPERCAM中使用的五個光的傳感器是超靈敏電荷耦合器件(CCD),需要將它冷卻至183K(-90degC)才能將圖像中的噪聲降至最低。它使用非常高性能的熱電(珀爾帖)冷卻器可以實現所需冷卻,而該冷卻器又需要液體冷卻劑(+ 5°C的水-乙二醇混合物)以除去它們產生的熱量。如果冷卻液無法通過,珀爾帖電源應應器所產生的熱量將會損壞CCD,這將成本花費超過500,000英鎊,並且需要數年的時間才能更換。在如此多的情況下,謝菲爾德團隊開發了一種故障安全系統,該系統可對流經光電葉輪流量傳感器的冷卻液造成任何干擾,從而使珀爾帖製冷機的電源自動關閉,進而保護這昂貴的設備。顯然,此故障安全系統中最重要的元素是用於冷卻液的精確可靠的流量傳感器。
在嘗試使用渦輪和超聲波流量傳感器後,由於螺旋槳上的金屬膜堆積和冷卻液中的微氣泡而證明不成功,HiPERCAM團隊向Titan企業尋求協助。在詳細討論可使用的傳感器類型而不受望遠鏡冷卻液的不良(但不可避免)特性所影響,提出了使用LED和光電二極管測量流量的Titan Enterprises FT2光學流量傳感器。 
當轉子在FT2光學流量傳感器中旋轉時,光電二極管可以檢測到與流量成正比LED的頻率。當轉子靜止時,光電二極管看不到LED,這表示沒有流量。六個FT2光學流量傳感器最近在謝菲爾德實驗室進行了成功測試,現在正前往拉帕爾瑪島的GTC進行HiPERCAM的最後調試,它可以使這款強大的天文相機最終發揮其全部科學潛力。