專利名稱：一種低溫大面源黑體輻射源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種低溫大面源黑體輻射源，用于遙感儀器的紅外定標。
背景技術：
目前，國內外常用的面源黑體輻射源采用平板形、微螺紋槽、平行V形槽、薄壁蜂 窩狀、同心V形槽等形狀作黑體輻射面。有些結構制作工藝復雜，如蜂窩狀面，蜂窩壁上下 溫差大，嚴重影響輻射面的溫度均勻性，表面噴涂較為困難，易造成涂黑層厚薄不勻，影響 黑體的光譜特性。這類黑體大部分溫度范圍不寬，有效輻射面較小，并且不帶降溫傳熱裝 置，不適宜在冷背景高真空環(huán)境條件下對遙感儀器進行紅外輻射定標。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種大輻射面，高有效發(fā)射率且能適應低溫高真空特殊 使用環(huán)境的黑體輻射源。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種低溫大面源黑體輻射 源，包括輻射體，輻射體設于輻射體框架內，輻射體與輻射體框架之間的固定端通過絕熱裝 置隔熱，在輻射體的輻射面上設有面罩，在輻射體的背面設有輻射體后蓋，其特征在于，輻 射體的輻射面表面經發(fā)黑和噴涂黑漆處理，銅辮通過壓板設于輻射體的兩側，在輻射體的 背后開有槽溝，在輻射體內的中心位置設有鉬電阻，在輻射體內設有十三對熱電偶，鉬電阻 與熱電偶連接用以加熱輻射體的加熱控溫測溫電路，輻射體包括鋁基體，在鋁基體的表面 形成有相間的黑體輻射腔。本實用新型的輻射面表面經發(fā)黑和噴涂黑漆處理，保證輻射面有很高的發(fā)射率； 在黑體輻射面上形成了一個個相間的小的黑體輻射腔，產生了微腔效應，大大提高了黑體 輻射面的有效發(fā)射率；通過加熱控溫測溫電路可以對本實用新型的溫度進行控制；當應用 于低溫冷背景和真空環(huán)境時，將降溫熱傳導裝置與真空罐熱沉連接，可獲得理想的深低溫。本實用新型的控溫測溫裝置為鉬電阻四線制輸入，輸出為4 20mA，溫度分辨率 為0. oorc，控溫精度為士0. 03°C，溫度穩(wěn)定性十分理想，加熱電源采用變壓器隔離供電， 配用全隔離單相橋式全控整流模塊，加熱電壓由裝置前電壓表指示；多路溫度巡檢儀由連 接電纜輸入十三路熱電偶的電勢值，對輻射面溫場進行監(jiān)測。裝置還配有RS232接口，可與 計算機連接，進行數(shù)據(jù)傳輸，并由前面板發(fā)光管顯示通訊狀態(tài)。本實用新型基于黑體輻射原理及斯蒂芬_玻爾茲曼定律，其優(yōu)點是有效輻射面 大，為650X650mm2，輻射面加工成許多正方錐微型槽，輻射面采用發(fā)黑和噴涂黑漆處理處 理，有效發(fā)射率高達0. 985以上，控溫測溫精度高，溫度穩(wěn)定性和均勻性好，配以銅辮降溫， 最低可達180K以下，可滿足冷背景、高真空特殊使用環(huán)境下大視場紅外儀器的輻射定標。
圖1為本實用新型提供的一種低溫大面源黑體輻射源的結構圖；[0009]圖2為本實用新型的輻射體的立體示意圖；圖3為本實用新型的電路圖。
具體實施方式
以下結合實施例來具體說明本實用新型。實施例如圖1所示，為本實用新型提供的一種低溫大面源黑體輻射源，包括輻射體1、保 護罩2、輻射體框架3、上蓋板4、面罩5、墊條6、雙螺紋套7、銅辮8、第一隔溫墊9、隔溫套 10、第二隔溫墊11、墊塊12、輻射體后蓋13、熱電偶冷端14、手柄15、側板16、下蓋板17、底 腳18及壓板19。輻射體1安裝在輻射體框架3內，之間用螺絲固定，固定端用絕熱裝置隔熱，使輻 射體不能與安裝支架進行熱交換。如圖1所示，隔熱裝置為第一隔溫墊9、隔溫套10及第二 隔溫墊U。在輻射體1的輻射面上設有面罩5，在輻射體1的背面設有輻射體后蓋13，最后 輻射體框架3的上下端分別用上蓋板4及下蓋板17蓋住。輻射體1的輻射面表面經發(fā)黑和噴涂黑漆處理，保證輻射面有很高的發(fā)射率，銅 辮8通過壓板19設于輻射體1的兩側，以達到降溫的目的。在輻射體1的背后開有若干槽 溝，用來埋置加熱絲，加熱絲采用非均勻繞制方法，以獲得良好的輻射面溫度均勻性。在輻 射體1中心位置放置2支標準的PT1000鉬電阻，一支用來控溫，另一支用來測溫，通過電 纜座直接引出至數(shù)字電壓表電阻檔(四線制)，測量輻射體的溫度，由輻射體側面的孔內插 入，并加以固定。在輻射體1背面不同位置放置十三對熱電偶，由輻射體側孔放入，不同的 側孔位置和深度反應熱電偶所處的不同位置，用以監(jiān)測輻射面的均勻程度。鉬電阻與熱電偶連接用以加熱輻射體1的加熱控溫測溫電路。如圖2所示，輻射體1采用導熱良好的LY-12純鋁材料加工而成，在鋁塊上加工有 多個有序排列的深為25mm且頂角為14°的正方錐體，該錐體的底邊尺寸為7. 6mmX 7. 6mm, 底部夾角為53. 13°，在輻射體1的輻射面上形成了一個個相間的小黑體輻射腔，產生了微 腔效應，大大提高了黑體輻射面的有效發(fā)射率。輻射體1的輻射面表面經發(fā)黑和噴涂黑漆 處理，保證輻射面有很高的發(fā)射率。如圖3所示，為本實用新型的電路圖，加熱控溫測溫電路包括加熱控溫電路及巡 檢電路，220V電源經電源開關及保險絲分別與加熱控溫電路及巡檢電路相連。如圖3所示，加熱控溫電路包括一個20Pin的控溫儀接線端子及電源變壓器，220V 電源經電源開關及保險絲后分別與電源變壓器的初級、軸流風機、同步變壓器的初級及開 關電源相連，220V電源還連接控溫儀接線端子的第19引腳及第20引腳。220V電源通過開 關電源變換為+5V供接口使用。同步變壓器的初級連接軸流風機，電源變壓器的次級通過 第二電源開關接入全控整流模塊。全控整流模塊的型號為DQZ-220D15，電源變壓器的次級 接入全控整流模塊的第1及第2引腳。同步變壓器的次級直接接入全控整流模塊，與該模 塊的第5及第6引腳相連。在全控整流模塊的第3及第4引腳上分別連接有扼流器和加熱 絲，加熱絲設于槽溝內，在加熱絲上并聯(lián)電容和電壓表。全控整流模塊的COM端連接控溫儀 接線端子的第6及第7引腳，控溫儀接線端子的第8、第9及第10引腳連接第一 RS232 口的 Tx端、Rx端及COM端。在第一 RS232 口的Tx端口與COM端口之間及第一 RS232 口的Rx端口與COM端口之間分別連接有一個發(fā)光二極管電路。鉬電阻與控溫儀接線端子的第1、第 2、第3及第4引腳相連。巡檢電路包括24Pin的巡檢儀接線端子，十三對熱電偶與巡檢儀接線端子的第1 至第15引腳相連，十三對熱電偶的公共端接入第17引腳。第二 RS232 口的Rx端口與巡檢 儀接線端子的第19引腳相連，第二 RS232 口的Tx端口通過第一二極管Kl分別連接巡檢儀 接線端子的第20引腳及第一電阻R1，第一電阻Rl連接三極管的基極，第二 RS232 口的COM 端口分別連接巡檢儀接線端子的第18引腳及三極管的射極，在三極管的基極與射極之間 跨接并聯(lián)的第二電阻R2及第二二極管K2，在三極管的集電極上連接有串聯(lián)的發(fā)光二極管 K3及第三電阻R3。20Pin的控溫儀接線端子及24Pin的巡檢儀接線端子安裝在框架的背后下方，一 個用來控溫，另一個用來監(jiān)測輻射面的溫度。兩接線端子通過連接電纜分別和高精度控溫 測溫儀及多路溫度巡檢儀連接，由高精度控溫測溫儀對輻射體1進行控溫和測溫，由多路 溫度巡檢儀對輻射體1的輻射面溫場分布進行監(jiān)測。并可以通過第一 RS232 口及第二 RS232 口連接電腦，進行數(shù)據(jù)傳輸，并由發(fā)光二極管顯示通訊狀態(tài)。
權利要求一種低溫大面源黑體輻射源，包括輻射體(1)，輻射體(1)設于輻射體框架(3)內，輻射體(1)與輻射體框架(3)之間的固定端通過絕熱裝置隔熱，在輻射體(1)的輻射面上設有面罩(5)，在輻射體(1)的背面設有輻射體后蓋(13)，其特征在于，輻射體(1)的輻射面表面經發(fā)黑和噴涂黑漆處理，銅辮(8)通過壓板(19)設于輻射體(1)的兩側，在輻射體(1)的背后開有槽溝，在輻射體(1)內的中心位置設有鉑電阻，在輻射體(1)內設有十三對熱電偶，鉑電阻與熱電偶連接用以加熱輻射體(1)的加熱控溫測溫電路，輻射體(1)包括鋁基體，在鋁基體的表面形成有相間的黑體輻射腔。
2.如權利要求1所述的一種低溫大面源黑體輻射源，其特征在于，所述黑體輻射腔為 正方錐體。
3.如權利要求2所述的一種低溫大面源黑體輻射源，其特征在于，所述正方錐體深 25_，頂角為14°，底部尺寸為7. 6_X7. 6_，底部夾角為53. 13°。
4.如權利要求1所述的一種低溫大面源黑體輻射源，其特征在于，所述加熱控溫測溫 電路包括加熱控溫電路及巡檢電路，220V電源經電源開關及保險絲分別與加熱控溫電路及 巡檢電路相連。
5.如權利要求4所述的一種低溫大面源黑體輻射源，其特征在于，所述加熱控溫電路 包括電源變壓器，220V電源經電源開關及保險絲后分別與電源變壓器的初級、軸流風機、同 步變壓器的初級及開關電源相連，同步變壓器的初級連接軸流風機，電源變壓器的次級通 過第二電源開關接入全控整流模塊，同步變壓器的次級直接接入全控整流模塊，在全控整 流模塊上連接有扼流器和加熱絲，加熱絲設于所述槽溝內，在加熱絲上并聯(lián)電容和電壓表， 全控整流模塊的COM端通過控溫儀接線端子連接第一 RS232 口，在第一 RS232 口的Tx端口 與COM端口之間及第一 RS232 口的Rx端口與COM端口之間分別連接有一個發(fā)光二極管電 路，所述鉬電阻與控溫儀接線端子相連。
6.如權利要求4所述的一種低溫大面源黑體輻射源，其特征在于，所述巡檢電路包括 巡檢儀接線端子，所述十三對熱電偶與巡檢儀接線端子相連，第二 RS232 口的Rx端口與巡 檢儀接線端子相連，第二 RS232 口的Tx端口通過第一二極管Kl分別連接巡檢儀接線端子 及第一電阻R1，第一電阻Rl連接三極管的基極，第二 RS232 口的COM端口分別連接巡檢儀 接線端子及三極管的射極，在三極管的基極與射極之間跨接并聯(lián)的第二電阻R2及第二二 極管K2，在三極管的集電極上連接有串聯(lián)的發(fā)光二極管K3及第三電阻R3。
專利摘要本實用新型提供了一種低溫大面源黑體輻射源，包括輻射體，輻射體與輻射體框架之間的固定端通過絕熱裝置隔熱，在輻射體的背面設有輻射體后蓋，其特征在于，輻射體的輻射面表面經發(fā)黑和噴涂黑漆處理，銅辮通過壓板設于輻射體的兩側，在輻射體的背后開有槽溝，在輻射體內的中心位置設有鉑電阻，在輻射體內設有十三對熱電偶，鉑電阻與熱電偶連接用以加熱輻射體的加熱控溫測溫電路，輻射體包括鋁基體，在鋁基體的表面形成有相間的黑體輻射腔。本實用新型的優(yōu)點是有效輻射面大，有效發(fā)射率高達0.985以上，控溫測溫精度高，溫度穩(wěn)定性和均勻性好，可滿足冷背景、高真空特殊使用環(huán)境下大視場紅外儀器的輻射定標。
文檔編號G05D23/22GK201700016SQ20102015608
公開日2011年1月5日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權日2010年4月12日
發(fā)明者李文書 申請人:上海福源光電技術有限公司