CN105890766B - 适用于真空低温环境下的黑体辐射源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于真空低温环境下的黑体辐射源，包括：辐射模块，用于产生红外辐射；加热制冷模块，用于对所述辐射模块进行制冷或加热；控制器，用于控制所述加热制冷模块对所述辐射模块进行制冷或加热，使所述辐射模块维持预设温度，以使所述辐射模块产生与预设温度对应的红外辐射；通过控制温度使其产生与温度对应的红外辐射，适用的温度范围宽，且能够适用于真空环境和低温环境，结构简单，可靠性高。

Description

适用于真空低温环境下的黑体辐射源

技术领域

本发明涉及辐射测量及校准技术领域，尤其涉及一种适用于真空低温环境下的黑体辐射源。

背景技术

红外成像器的应用已经扩展至临近空间及外太空，这些空间应用的红外成像器在研制、生产、试验过程中，必须根据系统的工作环境，在地面真空低温环境中利用黑体辐射源对红外成像器进行精确的辐射定标和性能测试，以取得精确的标定系数，准确掌握红外成像器的各项性能指标，保证其性能指标达到预先设计值。

目前国内的一些计量机构在在黑体辐射源方面进行了大量研究，并行成大量成熟产品，然而，这些产品仅能在常温常压条件下工作，并且温度范围窄，无法满足相应的校准需求。在真空低温条件下对红外成像器进行校准，没有相应的标准辐射源。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为解决上述问题，本发明提出一种适用于真空低温环境下的黑体辐射源，包括：

辐射模块，用于产生红外辐射；

加热制冷模块，用于对所述辐射模块进行制冷或加热；

控制器，用于控制所述加热制冷模块对所述辐射模块进行制冷或加热，使所述辐射模块维持预设温度，以使所述辐射模块产生与预设温度对应的红外辐射。

本发明提供的适用于真空低温环境下的黑体辐射源，通过控制温度使其产生与预设温度对应的红外辐射，适用的温度范围宽，且能够适用于真空环境和低温环境，结构简单，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的适用于真空低温环境下的黑体辐射源第一种实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的适用于真空低温环境下的黑体辐射源第二种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

参考图1，本实施例提供一种适用于真空低温环境下的黑体辐射源，包括：

辐射模块101，用于产生红外辐射；

加热制冷模块102，用于对所述辐射模块进行制冷或加热；

控制器103，用于控制所述加热制冷模块对所述辐射模块进行制冷或加热，使所述辐射模块维持预设温度，以使所述辐射模块产生与预设温度对应的红外辐射。

本实施例提供的适用于真空低温环境下的黑体辐射源，通过控制温度使其产生与温度对应的红外辐射，能够适用于真空环境和低温环境，结构简单，可靠性高。

本实施例提供的黑体辐射源一方面可用作辐射定标源，另一方面可用作标准源。

具体地，参考图2，辐射模块101包括：

外壳104；

设置于外壳104内的加热制冷室105，用于在加热制冷模块102的作用下对铜内腔进行加热或制冷；

设置于加热制冷室105内的铜内腔106，用于产生红外辐射；

连通铜内腔106的辐射出口107，用于发射红外辐射。

外壳104能够有效的阻隔与外界的热交换，因此更加适用于低温环境。

作为一种优选的实施方式，铜内腔表面涂有高发射率涂层，有效保证较高的发射率

通过加热制冷模块102对加热制冷室105进行加热或制冷，进而对铜内腔106进行加热或制冷，使得铜内腔产生与温度对应的红外辐射，本实施例提供的黑体辐射源能够产生低温或高温辐射，适用温度范围宽。

进一步地，加热制冷室105内还设置有温度传感器108，温度传感器108与控制器103连接。

温度传感器108实施检测加热制冷室105的温度，并将采集的温度信号发送给控制器103，便于温度的测量和控制。

进一步地，辐射模块101还包括分别设置于外壳104两端的前法兰板109和后法兰板110，前法兰板109用于连接真空舱，前法兰板109设置于具有辐射出口的一端。

通过前法兰板109，可将辐射模块101与真空舱进行连接，红外辐射通过辐射出口107进入真空舱，也可以将整个黑体辐射源置于真空舱中，因此本实施例提供的黑体辐射源适用于真空环境。

进一步地，加热制冷模块102包括：

液氮容器111，用于储存低温液氮；

第一软管112，用于连接液氮容器111和辐射模块101，将低温氮气或液氮输送至辐射模块101，低温氮气或低温液氮用于对辐射模块101进行制冷。

作为一种优选的实施方式，液氮容器111采用不锈钢杜瓦制成，内部设置有特制保温层，有效阻隔容器内外的热交换，使其能够适应低温环境，并且保证了极低的制冷液消耗量。

进一步地，加热制冷模块还包括：

第二软管113，用于连接液氮容器111和辐射模块101；

设置在第二软管113上的加热装置114，用于将低温氮气进行加热，形成高温气体，高温气体用于对辐射模块进行加热。

液氮容器111内的低温液氮可通过第一软管输送至加热制冷室105，也可气化后形成低温氮气输送至第一软管112和/或第二软管113，其中第二软管113内的低温氮气可经过加热装置114进行加热形成高温氮气。

进一步地，加热制冷模块102还包括设置在第一软管112上的第一电磁阀115和设置在第二软管113上的第二电磁阀116，第一电磁阀115和第二电磁阀116与控制器103连接，控制器103通过控制第一电磁阀115和第二电磁阀116开合度以控制加热或制冷的功率。。

具体地，操作人员可通过操作界面输入温度控制指令，控制器103采用PID控制，根据该温度控制指令，如果需要制冷，则控制第一电磁阀115的开合度，使得低温液氮或低温氮气进入辐射模块；如果需要加热，则控制加热装置对第二软管内的低温氮气进行加热形成高温氮气，并通过控制第二电磁阀116的开合度来控制高温氮气的流量，对辐射模块进行加热；此外通过温度传感器反馈的检测温度，自反馈调节，同时控制第一电磁阀和第二电磁阀的开合度，使得加热制冷室的温度维持在预设的温度点，保证辐射模块101持续发射与预设温度对应的红外辐射。

本实施例提供的适用于真空低温环境下的黑体辐射源，一方面可作为辐射定标源，另一方面可用作标准源，提供标准红外辐射，能够适用于真空低温环境，结构简单，控制精度高，可靠性强。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (5)

1.一种适用于真空低温环境下的黑体辐射源，其特征在于，包括：

辐射模块，用于产生红外辐射；

加热制冷模块，用于对所述辐射模块进行制冷或加热；

控制器，用于控制所述加热制冷模块对所述辐射模块进行制冷或加热，使所述辐射模块维持预设温度，以使所述辐射模块产生与预设温度对应的红外辐射；

其中，所述加热制冷模块包括：

液氮容器，用于储存低温液氮；

第一软管，用于连接所述液氮容器和所述辐射模块，将低温氮气或低温液氮输送至所述辐射模块，所述低温氮气或低温液氮用于对所述辐射模块进行制冷；

第二软管，用于连接所述液氮容器和所述辐射模块；

设置在所述第二软管上的加热装置，用于将低温氮气进行加热，形成高温氮气，所述高温氮气用于对所述辐射模块进行加热；

设置在所述第一软管上的第一电磁阀和设置在所述第二软管上的第二电磁阀，所述第一电磁阀和第二电磁阀与所述控制器连接，所述控制器通过控制第一电磁阀和第二电磁阀的开合度以控制加热或制冷的功率。

2.根据权利要求1所述的适用于真空低温环境下的黑体辐射源，其特征在于，所述辐射模块包括：

外壳；

设置于所述外壳内的加热制冷室，用于在所述加热制冷模块的作用下对铜内腔进行加热或制冷；

设置于所述加热制冷室内的铜内腔，用于产生红外辐射；

连通所述铜内腔的辐射出口，用于发射所述红外辐射。

3.根据权利要求2所述的适用于真空低温环境下的黑体辐射源，其特征在于，所述铜内腔内表面涂有高发射率涂层。

4.根据权利要求2所述的适用于真空低温环境下的黑体辐射源，其特征在于，所述加热制冷室内还设置有温度传感器，用于检测所述加热制冷室的温度，所述温度传感器与所述控制器连接。

5.根据权利要求2所述的适用于真空低温环境下的黑体辐射源，其特征在于，所述辐射模块还包括分别设置于所述外壳两端的前法兰板和后法兰板，所述前法兰板用于连接真空舱。