CN113218514A - 黑体辐射源装置及其测定与修正大气透过率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种黑体辐射源装置及其测定与修正大气透过率的方法，包括黑体主体，黑体主体的背面设有黑体基板，黑体基板上设有若干块铜片、用于监控黑体主体实时温度的温度传感网络和用于调节黑体主体温度的温度控制器，铜片上镀有碳化硅。本发明设计出了一种简化、轻便和面源面积大的黑体辐射源装置，利用本发明设计出的黑体辐射源装置进行高空定点远距大气透过率的测量与修正，测量与修正精度高，解决了现有技术中利用黑体测定测量和修正大气透过率精度不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及黑体领域，具体涉及黑体辐射源装置及其测定与修正大气透过率的方法。
背景技术
外场测试过程中，大气透过率对红外测试仪器的测温精度影响较大，为降低其影响，现场校正法是最简单有效的方法。现有技术中一般利用标准面源黑体开展地面短距离校正，或直接将黑体挂在目标吊舱内进行实时校正，但这两种校正方法均存在明显的不足，前者修正精度有限，后者则由于吊舱空间有限，黑体面积受限，其测量反演得到的测试值不确定度会增加。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种黑体辐射源装置及用该装置测定与修正大气透过率的方法，以解决现有技术中利用黑体测定测量和修正大气透过率精度不足的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一方面，黑体辐射源装置，包括黑体主体，黑体主体的背面设有黑体基板，黑体基板上设有若干块铜片、用于监控黑体主体实时温度的温度传感网络和用于调节黑体主体温度的温度控制器，铜片上镀有碳化硅。
进一步地，铜片的横向截面为圆形，横向截面的直径为15mm～25mm，铜片的前后面均为向铜片外侧凸的曲面，铜片靠近黑体基板的一面的曲率半径为280mm～320mm，铜片远离黑体基板的一面的曲率半径为180mm～220mm，铜片的中心厚度为3mm～5mm。
进一步地，多块铜片之间通过铜镍丝连接后均匀地分布在黑体基板上，碳化镀在铜片远离黑体基板的一面上。
进一步地，黑体基板的材质为铜，黑体基板的厚度为2mm-4mm，多个铜片分别通过点焊的方式焊接在黑体基板上。
进一步地，黑体本体包括黑体腔体，黑体腔体外层设有保温层，保温层外层设有冷却层。
进一步地，保温层为高铝硅酸铝，冷却层为乙二醇溶液。
进一步地，乙二醇水溶液的体积浓度为25％～35％。
一方面，一种使用黑体辐射源装置测量与修正大气透过率的方法，包括以下步骤:
利用旋翼无人机挂载所述黑体辐射源装置并升空，使所述旋翼无人机与测量红外图像设备同步；
通过地面黑体控制装置对所述黑体辐射源装置进行温度辐射标校，结合所述红外图像设备计算出不同波段下的大气透过率和路径辐射值。
本发明的有益效果为：本发明设计出了一种简化、轻便和面源面积大的黑体辐射源装置，利用本发明设计出的黑体辐射源装置进行高空定点远距大气透过率的测量与修正，测量与修正精度高。
附图说明
图1为本发明所提供黑体辐射源装置的示意图。
图2为本发明中黑体辐射源装置背面的示意图。
图3为本发明中铜片的示意图。
其中，1、黑体主体；11、黑体腔体；12、保温层；13、冷却层；2、黑体基板；3、铜片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图3所示，本发明提供的黑体辐射源装置，包括黑体主体1，黑体主体1的背面设有黑体基板2，实施时，黑体基板2可以使用和黑体主体1背面同等大小、厚度为3mm的铜板，使用黑体基板2不仅能方便在其上设置其他元件，而且还能让热量分散均匀，铜材质的黑体基板2则能保证快速导热。先将黑体基板2固定设置在黑体主体1的背面，再分别在黑体基板2上设置若干块铜片3、用于监控黑体主体1实时温度的温度传感网络和用于调节黑体主体1温度的温度控制器。其中，铜片3整体上为一个类似凸透镜状的圆形薄片，铜片3的前后面均为向铜片3外侧凸的曲面，具体实施时，可以设计铜片3的直径为20mm，铜片3靠近黑体基板2的一面的曲率半径为300mm，铜片3远离黑体基板2的一面的曲率半径为200mm，铜片3的中心厚度为4mm，多块铜片3之间通过铜镍丝连接起来，多块铜片3均匀地布置在黑体基板2上，可以通过点焊的方式将所有铜片3焊接在黑体基板2上，铜片参数这样设计后，热辐射源将能够更加均匀的从黑体辐射源表面射出。此外，再将碳化硅通过电镀的方式镀在铜片3远离黑体基板2的一面上，其中，碳化硅在使用前，可以先对其进行粗化和加黑处理，以提高其发射率。
本申请实施例中的黑体本体1包括黑体腔体11，黑体腔体11外层设有保温层12，保温层12外层设有冷却层13。其中，保温层12为高铝硅酸铝，冷却层13为乙二醇水溶液，具体实施时，乙二醇水溶液的体积浓度可取30％，乙二醇水溶液具有凝固点低、沸点高等特点。
使用时，给本发明中铜片3通电，铜片3发热后通过黑体基板2将热量均匀地传递给黑体主体1，温度控制器可以通过控制导入铜片电路电流的强弱来控制铜片3的发热，温度传感网络可以使用温度传感器，温度传感网络实时对黑体温度进行监控。通过保温层12、冷却层13、温度传感网络、温度控制器以及发热铜片3合理的配合，尽可能地保证了黑体受热均匀，当温度达到相关要求时，辐射源从简化标校黑体正面辐射，为外场测试提供大面元黑体辐射源。
此外，本发明还提供了用所设计出的黑体辐源射装置进行高空远距离大气透过率测量与修正的方法，包括以下步骤:
首先，利用旋翼无人机将本发明中设计的黑体辐射源装置挂载升空，并与测量红外图像设备精确同步，然后通过地面黑体控制装置对本黑体进行温度辐射标校，可获得准确的不同波段的辐射亮度值，再结合红外图像设备即可计算出不同波段下的大气透过率和路径辐射值，从而完成高空定点远距大气透过率的测量与修正，使用本发明设计出的黑体辐射源装置进行高空远距离大气透过率的测量与修正，测量与修正精度高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种简化标校黑体辐射装置，其特征在于，包括黑体主体(1)，所述黑体主体(1)的背面设有黑体基板(2)，所述黑体基板(2)上设有若干块铜片(3)、用于监控所述黑体主体(1)实时温度的温度传感网络和用于调节所述黑体主体(1)温度的温度控制器，所述铜片(2)上镀有碳化硅。
2.根据权利要求1所述的简化标校黑体辐射装置，其特征在于，所述铜片(3)的横向截面为圆形，所述横向截面的直径为15mm～25mm，所述铜片(3)的前后面均为向所述铜片(3)外侧凸的曲面，所述铜片(3)靠近所述黑体基板(2)的一面的曲率半径为280mm～320mm，所述铜片(3)远离所述黑体基板(2)的一面的曲率半径为180mm～220mm，所述铜片(3)的中心厚度为3mm～5mm。
3.根据权利要求2所述的简化标校黑体辐射装置，其特征在于，多块所述铜片(3)之间通过铜镍丝连接后均匀地分布在所述黑体基板(2)上，所述碳化硅镀在所述铜片(3)远离所述黑体基板(2)的一面上。
4.根据权利要求3所述的简化标校黑体辐射装置，其特征在于，所述黑体基板(2)的材质为铜，所述黑体基板(2)的厚度为2mm-4mm，多个所述铜片(3)分别通过点焊的方式焊接在所述黑体基板上。
5.根据权利要求4所述的简化标校黑体辐射装置，其特征在于，所述黑体本体(1)包括黑体腔体(11)，所述黑体腔体(11)外层设有保温层(12)，所述保温层(12)外层设有冷却层(13)。
6.根据权利要求5所述的简化标校黑体辐射装置，其特征在于，所述保温层(12)为高铝硅酸铝，所述冷却层(13)为乙二醇水溶液。
7.根据权利要求6所述的简化标校黑体辐射装置，其特征在于，所述乙二醇水溶液的体积浓度为25％～35％。
8.一种根据权利要求1至7中任意一项所述的黑体辐射源装置的测定与修正大气透过率的方法，其特征在于，包括以下步骤:
利用旋翼无人机挂载所述黑体辐射源装置并升空，使所述旋翼无人机与测量红外图像设备同步；
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