CN102809435A - 基于脉管制冷机的面源黑体辐射源 - Google Patents

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Abstract

基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，它涉及一种标定红外热像仪或红外辐射测温仪的装置，以解决现有的黑体辐射源不能对红外热像仪或红外辐射测温仪在243K以下温度进行标定的问题，它包括脉管制冷机和黑体，所述面源黑体辐射源还包括加热膜、均温盘、真空室、真空装置、支撑件和多个温度传感器，真空室内由上至下依次设置有黑体、加热膜和均温盘，加热膜贴靠在黑体的与均温盘相邻的表面上，所述脉管制冷机的冷头的端部穿过真空室的底板与均温盘连接，真空室的底板的上表面连接有支撑件，黑体和均温盘通过支撑件支撑，黑体的外圆周侧壁上设置有多个温度传感器，真空室与真空装置可拆卸连接。本发明用于红外热像仪或红外辐射测温仪的标定。

Description

基于脉管制冷机的面源黑体辐射源
技术领域
本发明涉及一种标定红外热像仪或红外辐射测温仪的装置，具体涉及一种用于标定红外热像仪或红外辐射测温仪的面源黑体辐射源。
背景技术
目前，红外热像仪或红外辐射测温仪已经从航天、航空以及国防运用到国民经济各个领域。标定红外热像仪或红外辐射测温仪需要性能良好的黑体辐射源，但是，现有的黑体辐射源不能对红外热像仪或红外辐射测温仪在243K以下温度进行标定，如此，严重阻碍了红外热像仪或红外辐射测温仪的应用领域的拓展。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的黑体辐射源不能对红外热像仪或红外辐射测温仪在243K以下温度进行标定的问题，进而提供一种基于脉管制冷机的面源黑体辐射源。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源包括脉管制冷机和黑体，所述面源黑体辐射源还包括加热膜、均温盘、真空室、真空装置、支撑件和多个温度传感器，所述黑体为圆盘形，真空室内由上至下依次设置有黑体、加热膜和均温盘，且黑体和均温盘同轴设置，加热膜贴靠在黑体的与均温盘相邻的表面上，所述脉管制冷机的冷头的端部穿过真空室的底板与均温盘连接，真空室的底板的上表面连接有支撑件，黑体和均温盘通过支撑件支撑，黑体的外圆周侧壁上设置有多个温度传感器，真空室与真空装置可拆卸连接。
本发明的有益效果是：
一、本发明的脉管制冷机以恒定功率通过冷头输出制冷量到达均温板上，通过加热膜调控黑体上的热量稳定均匀分布，通过温度控制器测定黑体的温度，为了实现在低温下的黑体辐射，本发明将黑体置于一个真空室内，在制冷黑体及保持黑体均温的过程中，为防止水汽的产生，影响黑体的的正常工作，利用真空装置抽吸真空室，使真空室(真空度为0.1Pa-0.13Pa)保持干燥，能实现黑体在100K-450K任意温度的发射，以满足黑体的正常运行以及对红外热像仪或红外辐射测温仪在低温下进行标定。
二、本发明的面源黑体辐射源的工作温度范围能达到100K～450K；温度控制精度达到±0.1K；温度控制稳定性达到±0.1K；温度均匀性达到±0.1K；本发明的黑体辐射源的发射率≥0.90。利用本发明的面源黑体辐射源能有效地对红外热像仪或红外辐射测温仪在低温下进行标定。
三、本发明结构简单设计合理，温控稳定性好，降温速率快。
附图说明
图1是本发明的整体结构俯视图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源包括脉管制冷机1和黑体5，所述面源黑体辐射源还包括加热膜4、均温盘3、真空室2、真空装置7、支撑件8和多个温度传感器6，所述黑体5为圆盘形，真空室2内由上至下依次设置有黑体5、加热膜4和均温盘3，且黑体5和均温盘3同轴设置，加热膜4贴靠在黑体5的与均温盘3相邻的表面上，所述脉管制冷机1的冷头1-1的端部穿过真空室2的底板与均温盘3连接，真空室2的底板的上表面连接有支撑件8，黑体5和均温盘3通过支撑件8支撑，黑体5的外圆周侧壁上设置有多个温度传感器6，真空室2与真空装置7可拆卸连接。
本实施方式的真空室的与黑体的上表面相对的盖板上开设有窗口，便于黑体发射并标定红外热像仪或红外辐射测温仪用。
具体实施方式二：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的黑体5的上表面具有多圈凹槽5-1。本实施方式的上表面也即为黑体的辐射面，如此设置，提高了黑体辐射源的发射率，发射率大于0.91。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述多圈凹槽5-1均为同心的环状V形槽。如此设置，极大地提高了黑体辐射源的发射率，发射率大于0.96。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述温度传感器6为铂热电阻温度传感器。如此设置，测温范围宽，满足设计要求和实际需要。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述温度传感器6的数量为2个或4个。如此设置，测温准确可靠，满足设计要求和实际需要。其它与具体实施方式一或四相同。
具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述支撑件8为由环氧玻璃钢制成的支撑件。如此设置，热导率较低，强度高，满足设计要求和实际需要。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述黑体5的直径D为100mm～106mm。如此设置，黑体的直径较大，满足标定校准红外热像仪或红外辐射测温仪的需要。其它与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式八：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述加热膜4为由金属薄膜加热材料、无机薄膜加热材料或有机薄膜加热材料制成的加热膜。如此设置，能有效地调控黑体上的热量能稳定均匀分布，实现黑体的温度稳定均匀，满足实际需要。其它与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述面源黑体辐射源还包括真空计9，真空室2的侧壁设置有真空计接口2-1，所述真空计9插装在真空室2的侧壁的真空计接口2-1处。如此设置，能有效地测定真空度(真空度达到0.1-0.13Pa)，保证真空室内有稳定的真空度，有利于及时排除真空室内的水汽，保证黑体能正常运行，使黑体的温度稳定均匀，满足实际需要。其它与具体实施方式一、二、三或四相同。
工作原理：根据红外热像仪或红外辐射测温仪标定的温度范围，通过与温度传感器外接的温度控制器上设定指定的温度，待监测温度稳定在设定温度(精度在0.1K)10分钟以上，将红外热像仪或红外辐射测温仪瞄准该面源黑体辐射源，记录红外热像仪或红外辐射测温仪的输出。重复此过程，在温度范围200K-450K内，设定多个温度点，待稳定后记录红外热像仪或红外辐射测温仪的输出。根据上述输出数据，可以得到红外热像仪或红外辐射测温仪的测温方程，或红外热像仪的非均匀性校正方程。

Claims (9)

1.基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，所述面源黑体辐射源包括脉管制冷机(1)和黑体(5)，其特征在于：所述面源黑体辐射源还包括加热膜(4)、均温盘(3)、真空室(2)、真空装置(7)、支撑件(8)和多个温度传感器(6)，所述黑体(5)为圆盘形，真空室(2)内由上至下依次设置有黑体(5)、加热膜(4)和均温盘(3)，且黑体(5)和均温盘(3)同轴设置，加热膜(4)贴靠在黑体(5)的与均温盘(3)相邻的表面上，所述脉管制冷机(1)的冷头(1-1)的端部穿过真空室(2)的底板与均温盘(3)连接，真空室(2)的底板的上表面连接有支撑件(8)，黑体(5)和均温盘(3)通过支撑件(8)支撑，黑体(5)的外圆周侧壁上设置有多个温度传感器(6)，真空室(2)与真空装置(7)可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，其特征在于：黑体(5)的上表面具有多圈凹槽(5-1)。
3.根据权利要求2所述的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，其特征在于：所述多圈凹槽(5-1)均为同心的环状V形槽。
4.根据权利要求1所述的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，其特征在于：所述温度传感器(6)为铂热电阻温度传感器。
5.根据权利要求1或4所述的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，其特征在于：所述温度传感器(6)的数量为2个或4个。
6.根据权利要求1或2所述的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，其特征在于：所述支撑件(8)为由环氧玻璃钢制成的支撑件。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，其特征在于：所述黑体(5)的直径(D)为100mm～106mm。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，其特征在于：所述加热膜(4)为由金属薄膜加热材料、无机薄膜加热材料或有机薄膜加热材料制成的加热膜。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的基于脉管制冷机的面源黑体辐射源，其特征在于：所述面源黑体辐射源还包括真空计(9)，真空室(2)的侧壁设置有真空计接口(2-1)，所述真空计(9)插装在真空室(2)的侧壁的真空计接口(2-1)处。
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