CN109506786A - 一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计 - Google Patents
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Abstract
一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，包括密封结构外壳，密封结构外壳内侧为外壁，密封结构外壳与外壁形成真空绝热层，外壁内侧为内壁，外壁与内壁构成控温层A、控温层B，控温层A、控温层B中充入控温流体；在控温层A、控温层B内侧安装有光路挡板，在整个装置内部中心位置从左至右依次安装视场光阑、红外探测器、成像反射镜；而密封结构外壳左侧为ZnSe光学窗口，ZnSe光学窗口内侧安装锗透镜，光线从ZnSe光学窗口射入，依次经锗透镜、光路挡板后射入视场光阑；在光路挡板上安装有高纯氮气充气管，高纯氮气充气管的右部穿出整个装置，高纯氮气充气管的右端为高纯氮气入口。
Description
技术领域
本发明属于温度计领域，具体涉及一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计。
背景技术
红外传递辐射温度计作为传递标准器，广泛应用于各种红外辐射源辐射强度的校准，用于各种黑体辐射源的校准，以及作为标准红外辐射温度计用于物体表面精确测温。
随着我国科技的发展，红外传递辐射温度计的应用环境发生很大变化，对红外传递辐射温度计性能提出了更高的要求，常规的红外传递辐射温度计只能在常压以及室温附近开展工作，已经不能满足需求，例如：在真空条件、高低温条件下无法正常使用。尤其在航天遥感等领域，大量的辐射测温仪器得到应用，为了保证天地一致性，在地面试验过程中要模拟太空中真空低温环境。因此，迫切需要开展真空温条件下红外传递辐射温度计研究。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有红外传递辐射温度计无法在真空低温环境下使用的缺陷，建立一种结构改造的红外传递辐射温度计，提供一种满足对精度和长期稳定性的测量要求的红外传递辐射温度计，实现红外辐射亮温校准装置中的红外亮温传递标准器。
本发明的技术方案如下：一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，包括密封结构外壳，密封结构外壳内侧为外壁，密封结构外壳与外壁形成真空绝热层，外壁内侧为内壁，外壁与内壁构成控温层A、控温层B，控温层A、控温层B中充入控温流体；在控温层A、控温层B内侧安装有光路挡板，在整个装置内部中心位置从左至右依次安装视场光阑、红外探测器、成像反射镜；而密封结构外壳左侧为ZnSe光学窗口，ZnSe光学窗口内侧安装锗透镜，光线从ZnSe光学窗口射入，依次经锗透镜、光路挡板后射入视场光阑；
在光路挡板上安装有高纯氮气充气管，高纯氮气充气管的右部穿出整个装置，高纯氮气充气管的右端为高纯氮气入口。
控温流体从位于整个装置下部的控温层A进入，再从位于整个装置上部的控温层B排出。
视场光阑、红外探测器、成像反射镜共轴。
在密封结构外壳的右侧为电气连接。
真空绝热层，并通过聚四氟乙烯支撑环进行支撑。
所述锗透镜两面涂有宽波段的防反射涂层。
整个装置内工作温度范围需保持在-20℃～25℃。
整个装置内工作温度为0℃。
场光阑孔径直径为1mm。
密封结构外壳为不锈钢结构。
本发明的显著效果在于：真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计可对各种红外辐射源辐射强度进行校准，对航天遥感、精密测控温等过程中的量值传递具有非常广泛的实际应用意义。本发明装置的结构简单，抗干扰能力好,适用条件广，满足了真空低温环境下红外辐射源辐射强度等方面校准的需求，成功应用于真空低背景红外辐射亮温校准装置，为航天遥感红外遥感仪器标定提供服务。
附图说明
图1为本发明所述的真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计示意图；
图中：1ZnSe光学窗口、2锗透镜、3密封结构外壳、4真空绝热层、5聚四氟乙烯支撑环、6高纯氮气充气管、7高纯氮气入口、8电气连接、9光路挡板，10控温流体、11视场光阑、12红外探测器、13成像反射镜、14外壁、15内壁、16控温层A、17控温层B
具体实施方式
一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，包括密封结构外壳3，密封结构外壳3内侧为外壁14，密封结构外壳3与外壁14形成真空绝热层4，并通过聚四氟乙烯支撑环5进行支撑，外壁14内侧为内壁15，外壁14与内壁15构成控温层A16、控温层B17，控温层A16、控温层B17中冲进控温流体10，控温流体10从位于整个装置下部的控温层A16进入，再从位于整个装置上部的控温层B17排出；在控温层A16、控温层B17内侧安装有光路挡板9，光路挡板9用于屏蔽杂散光，在整个装置内部中心位置从左至右依次安装视场光阑11、红外探测器12、成像反射镜13，且视场光阑11、红外探测器12、成像反射镜13共轴；而密封结构外壳3左侧为ZnSe光学窗口1，ZnSe光学窗口1内侧安装锗透镜2，光线从ZnSe光学窗口1射入，依次经锗透镜2、光路挡板9后射入视场光阑11。
在光路挡板上安装有高纯氮气充气管6，高纯氮气充气管6的右部穿出整个装置，高纯氮气充气管6的右端为高纯氮气入口7；在密封结构外壳3的右侧为电气连接8。
通过直径100mm的锗透镜2和成像反射镜将目标辐射成像于视场光阑平面。视场光阑11孔径直径为1mm，视场光阑前布置了三个不同孔径的视场挡板，消除杂散辐射影响。成像反射镜将穿过视场光阑的辐射收集并成像于红外探测器敏感面上。探测器前布置截止滤光片，使得红外辐射温度计的使用光谱范围为8um～14um。
锗透镜2两面涂有宽波段的防反射涂层。锗透镜的折射率与工作环境温度密切相关。锗透镜工作环境温度变化5℃会引起FOV视场变化0.5mm。因此，为了保证得到理想的FOV视场，套筒内工作温度范围需保持在-20℃～25℃，最佳工作温度为0℃。
不锈钢真空罩上设计有真空电气接口，将测量信号引出。测量信号分为模拟信号和数字信号两种。
红外传递辐射温度计作为传递标准器，广泛应用于各种红外辐射源辐射强度的校准，用于各种黑体辐射源的校准，以及作为标准红外辐射温度计用于物体表面精确测温。
随着我国科技的发展，红外传递辐射温度计的应用环境发生很大变化，对红外传递辐射温度计性能提出了更高的要求，常规的红外传递辐射温度计只能在常压以及室温附近开展工作，已经不能满足需求，例如：在真空条件、高低温条件下无法正常使用。尤其在航天遥感等领域，大量的辐射测温仪器得到应用，为了保证天地一致性，在地面试验过程中要模拟太空中真空低温环境。因此，迫切需要开展真空温条件下红外传递辐射温度计研究。
真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计可对各种红外辐射源辐射强度进行校准，对航天遥感、精密测控温等过程中的量值传递具有非常广泛的实际应用意义。本发明装置的结构简单，抗干扰能力好,适用条件广，满足了真空低温环境下红外辐射源辐射强度等方面校准的需求，成功应用于真空低背景红外辐射亮温校准装置，为航天遥感红外遥感仪器标定提供服务。
Claims (10)
1.一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：包括密封结构外壳(3)，密封结构外壳(3)内侧为外壁(14)，密封结构外壳(3)与外壁(14形成真空绝热层(4)，外壁(14内侧为内壁(15)，外壁(14)与内壁(15)构成控温层A(16)、控温层B(17)，控温层A(16)、控温层B(17)中充入控温流体(10)；在控温层A(16)、控温层B(17)内侧安装有光路挡板(9)，在整个装置内部中心位置从左至右依次安装视场光阑(11)、红外探测器(12)、成像反射镜(13)；而密封结构外壳(3)左侧为ZnSe光学窗口(1)，ZnSe光学窗口(1)内侧安装锗透镜(2)，光线从ZnSe光学窗口(1)射入，依次经锗透镜(2)、光路挡板(9)后射入视场光阑(11)；
在光路挡板上安装有高纯氮气充气管(6)，高纯氮气充气管(6)的右部穿出整个装置，高纯氮气充气管(6)的右端为高纯氮气入口(7)。
2.根据权利要求1所述的一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：控温流体(10)从位于整个装置下部的控温层A(16)进入，再从位于整个装置上部的控温层B(17)排出。
3.根据权利要求1所述的一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：视场光阑(11)、红外探测器(12)、成像反射镜(13)共轴。
4.根据权利要求1所述的一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：在密封结构外壳(3)的右侧为电气连接(8)。
5.根据权利要求1所述的一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：真空绝热层(4)，并通过聚四氟乙烯支撑环(5)进行支撑。
6.根据权利要求1所述的一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：所述锗透镜(2)两面涂有宽波段的防反射涂层。
7.根据权利要求1所述的一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：整个装置内工作温度范围需保持在-20℃～25℃。
8.根据权利要求7所述的一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：整个装置内工作温度为0℃。
9.根据权利要求7所述的一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：场光阑(11)孔径直径为1mm。
10.根据权利要求7所述的一种真空低温环境下使用的红外传递辐射温度计，其特征在于：密封结构外壳(3)为不锈钢结构。
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