CN109520623A - 真空低温环境下在线实时辐射标校装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空低温环境下在线实时辐射标校装置，所述标校装置包括：变温源系统，所述变温源系统采用液氮冷却与电加热双控方式对辐射体控温；液氮冷却系统，所述液氮冷却系统用于对辐射体进行冷却；真空罩，所述真空罩用于构成真空低温环境；温控系统，所述温控系统用于对变温源系统的温度控制。该标校装置具备行走和角度调整能力，能够在一次试验中，灵活移入、移出测量路径，有效剔除测量路径杂散辐射，提高辐射定标精度。
Description
技术领域
本发明涉及试验与低温测试技术领域，尤其涉及一种真空低温环境下在线实时辐射标校装置。
背景技术
近年来随着红外技术的发展,大面积辐射源(面源黑体)的应用越来越多,如红外焦平面阵列探则器、红外凝视成像系统及红外辐射测温系统等的检测都需要大面积辐射源。同时，随着红外低温辐射测量与检定技术发展的需要，黑体辐射源的研制也随之向低温段发展。国外，Quinn等人发表了用于校准-50℃到200℃低温辐射温度计的黑体辐射源的文章，Burkett等人也提供从室温到-100℃低温校准黑体辐射源。国内，黄东涛等人介绍了用于校准低温辐射温度计的热管黑体辐射源，工作于-50℃～+50℃的氨/不锈钢热管式标准黑体辐射源，采用氨/不锈钢热管均温、液氮致冷和致冷用氮排气防霜的方案，芦静华等人介绍了具有V型同心环腔底的短腔、大口径热管黑体，具有均匀性高，体积相对较小的特点。
国内以往真空低温环境下的标校装置，普遍是安装在固定位置，为某一特定设备进行标校，或者多台测量设备在试验前移到该固定位置进行标校，而无法在一次试验过程中不改变测量光路条件下对多台测量设备同时标校，更无法同时兼顾容器内、外标校，并且标校装置多数不具备-100℃以下低温标校能力，或者具备低温标校能力的又不能兼顾100℃以上高温标校。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的至少一部分技术问题，提供了一种真空低温环境下高精度在线实时辐射标校装置，标校装置具备行走和角度调整能力，能够在一次试验中，灵活移入、移出测量路径，有效剔除测量路径杂散辐射，提高辐射定标精度。
标校装置采用液氮制冷结合电加热双控方式实现变温控制，可产生130K～450K温度标校能力，具有Φ300mm大口径、高均匀性和稳定性的特点。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面，提供了一种真空低温环境下在线实时辐射标校装置，所述标校装置包括：
变温源系统100，所述变温源系统采用液氮冷却与电加热双控方式对辐射体控温；
液氮冷却系统200，所述液氮冷却系统用于对辐射体进行冷却；
真空罩300，所述真空罩用于构成真空低温环境；
温控系统400，所述温控系统用于对变温源系统的温度控制。
特别的，所述变温源系统100包括辐射体101、控温体102、屏蔽罩103；
所述控温体102位于所述真空罩300开口侧，所述控温体102与所述真空罩300构成液氮封闭单元；
所述辐射体101在所述控温体102外侧部且与所述控温体102紧密连接；
所述屏蔽罩103位于所述辐射体101外侧部且通过法兰与辐射体101连接。
特别的，所述变温源系统还包括强电路接口104和弱电路接口106，所述强电路接口104和弱电路接口106分别位于控温体102外侧部，且所述强电路接口104和弱电路接口106与真空罩300圆周外侧通孔相配合。优选的，所述强电路接口104和弱电路接口106分别位于控温体102左右两侧、对称位置。
特别的，所述变温源系统还包括吊耳105，所述吊耳位于所述标校装置中真空罩上。优选的，所述吊耳105可以为一个或多个。
特别的，所述液氮冷却系统200包括进液管接口201和排气管接口202；
所述进液管接口201位于真空罩300下侧部；
所述排气管接口202位于真空罩300上侧部。
特别的，所述辐射体101由铝材质制造。特别的，所述辐射体101为方锥形阵列表面。
特别的，所述控温体102由加热单元120和液氮冷却系统200组成，所述控温体102与所述真空罩300整体焊接。
特别的，所述加热单元120由周向开孔插入一个或多个加热棒107组成。
特别的，所述标校装置还包括供液系统，所述供液系统包括液氮罐401和供液管路402。
特别的，所述标校装置还包括移动旋转系统500，所述移动旋转系统包括黑体支座501、隔热板502、移动面安装平台503；所述黑体支座501位于真空罩后侧部下方；所述隔热板502位于黑体支座501与移动安装平面503之间。
实施本发明的一种真空低温环境下在线实时辐射标校装置，具有以下有益效果：
1、本发明的标校装置漏率≤10-6Pa·L/S，能够长时间稳定工作在真空低温环境下。
2、本发明装置采用液氮结合电加热双控方式，具备130K～450K宽温度范围变温控制能力，且具有均匀性好、稳定性高和环境适应性强等特点。
附图说明
图1为变温源结构侧视图；
图2为变温源结构三维示意图图；
图3为真空面源黑体系统结构简图；
图4(a)为辐射面结构和温度传感器位置示意图；
图4(b)为控温面结构和温度传感器位置示意图；
图5为黑体辐射体表面实物图；
图6(a)为黑体控温体冷却段内部结构示意图；
图6(b)为黑体控温体外部侧视图；
图6(c)为黑体控温体加热段内部结构示意图。
其中：
100、变温源系统；
101、辐射体；
102、控温体；
103、屏蔽罩；
104、强电路接口；
105、吊耳；
106、弱电路接口；
107、加热棒；
120、加热单元；
200、液氮冷却系统；
201、进液管接口；
202、排气管接口；
203、第一真空罐法兰；
204、第二真空罐法兰；
205、接线保护罩；
206、电控转接盒；
207、排气管路；
208、电控柜；
209、温度采集系统；
300、真空罩；
400、供液系统；
401、液氮罐；
402、供液管路；
500、移动旋转系统；
501、黑体支座；
502、隔热板；
503、移动面安装平台；
601、法兰面；
602、液氮流道；
603、固定孔；
604、导线槽。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1，本发明第一方面，提供了一种真空低温环境下在线实时辐射标校装置，所述标校装置包括：
变温源系统100，所述变温源系统采用液氮冷却与电加热双控方式对辐射体控温；
液氮冷却系统200，所述液氮冷却系统用于对辐射体进行冷却；
真空罩300，所述真空罩用于构成真空低温环境；
温控系统400，所述温控系统用于对变温源系统的温度控制。
特别的，所述变温源系统100包括辐射体101、控温体102、屏蔽罩103；
所述控温体102位于所述真空罩300开口侧，所述控温体102与所述真空罩300构成液氮封闭单元；
所述辐射体101在所述控温体102外侧部且与所述控温体102紧密连接；
所述屏蔽罩103位于所述辐射体101外侧部且通过法兰与辐射体101连接。
特别的，所述变温源系统还包括强电路接口104和弱电路接口106，所述强电路接口104和弱电路接口106分别位于控温体102外侧部，且所述强电路接口104和弱电路接口106与真空罩300圆周外侧通孔相配合。优选的，所述强电路接口104和弱电路接口106分别位于控温体102左右两侧、对称位置。
特别的，所述变温源系统还包括吊耳105，所述吊耳位于所述标校装置中真空罩上。优选的，所述吊耳105可以为一个或多个。
特别的，所述液氮冷却系统200包括进液管接口201和排气管接口202；
所述进液管接口201位于真空罩300下侧部；
所述排气管接口202位于真空罩300上侧部。
特别的，所述辐射体101由铝材质制造。特别的，所述辐射体101为方锥形阵列表面。
特别的，所述控温体102由加热单元120和液氮冷却系统200组成，所述控温体102与所述真空罩300整体焊接。
特别的，所述加热单元120由周向开孔插入一个或多个加热棒107组成。
特别的，所述标校装置还包括供液系统，所述供液系统包括液氮罐401和供液管路402。
特别的，所述标校装置还包括移动旋转系统500，所述移动旋转系统包括黑体支座501、隔热板502、移动面安装平台503；所述黑体支座501位于真空罩后侧部下方；所述隔热板502位于黑体支座501与移动安装平面503之间。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于，所述标校装置包括：
变温源系统(100)，所述变温源系统采用液氮冷却与电加热双控方式对辐射体控温；
液氮冷却系统(200)，所述液氮冷却系统用于对辐射体进行冷却；
真空罩(300)，所述真空罩用于构成真空低温环境；
温控系统(400)，所述温控系统用于对变温源系统的温度控制。
2.根据权利要求1所述的真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于：
所述变温源系统(100)包括辐射体(101)、控温体(102)、屏蔽罩(103)；
所述控温体(102)位于所述真空罩(300)开口侧，所述控温体(102)与所述真空罩(300)构成液氮封闭单元；
所述辐射体(101)在所述控温体(102)外侧部且与所述控温体(102)紧密连接；
所述屏蔽罩(103)位于所述辐射体(101)外侧部且通过法兰与辐射体(101)连接。
3.根据权利要求1所述的真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于，所述变温源系统还包括强电路接口(104)和弱电路接口(106)，所述强电路接口(104)和弱电路接口(106)分别位于控温体(102)外侧部，且所述强电路接口(104)和弱电路接口(106)与真空罩(300)圆周外侧通孔相配合；优选的，所述强电路接口(104)和弱电路接口(106)分别位于控温体(102)左右两侧、对称位置。
4.根据权利要求1所述的真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于，所述变温源系统还包括吊耳(105)，所述吊耳位于所述标校装置中真空罩上；优选的，所述吊耳(105)可以为一个或多个。
5.根据权利要求1所述的真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于，
所述液氮冷却系统(200)包括进液管接口(201)和排气管接口(202)；
所述进液管接口(201)位于真空罩(300)下侧部；
所述排气管接口(202)位于真空罩(300)上侧部。
6.根据权利要求1所述的真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于，所述辐射体(101)由铝材质制造；特别的，所述辐射体(101)为方锥形阵列表面。
7.根据权利要求1所述的真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于，所述控温体(102)由加热单元(120)和液氮冷却系统(200)组成，所述控温体(102)与所述真空罩(300)整体焊接。
8.根据权利要求1所述的真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于，所述加热单元(120)由周向开孔插入一个或多个加热棒(107)组成。
9.根据权利要求1所述的真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于，所述标校装置还包括供液系统，所述供液系统包括液氮罐(401)和供液管路(402)。
10.根据权利要求1所述的真空低温环境下在线实时辐射标校装置，其特征在于，所述标校装置还包括移动旋转系统(500)，所述移动旋转系统包括黑体支座(501)、隔热板(502)、移动面安装平台(503)；所述黑体支座(501)位于真空罩后侧部下方；所述隔热板(502)位于黑体支座(501)与移动安装平面(503)之间。
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|---|---|---|---|---|
| CN111315046A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-19 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种微波辐射计变温定标热源 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102455720A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-05-16 | 北京卫星环境工程研究所 | 真空低温黑体的控温系统 |
| CN106768390A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-05-31 | 天津津航技术物理研究所 | 用于红外光路的可变温定标黑体组件快速切换机构 |
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