CN201700016U - 一种低温大面源黑体辐射源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低温大面源黑体辐射源，包括辐射体，辐射体与辐射体框架之间的固定端通过绝热装置隔热，在辐射体的背面设有辐射体后盖，其特征在于，辐射体的辐射面表面经发黑和喷涂黑漆处理，铜辫通过压板设于辐射体的两侧，在辐射体的背后开有槽沟，在辐射体内的中心位置设有铂电阻，在辐射体内设有十三对热电偶，铂电阻与热电偶连接用以加热辐射体的加热控温测温电路，辐射体包括铝基体，在铝基体的表面形成有相间的黑体辐射腔。本实用新型的优点是：有效辐射面大，有效发射率高达0.985以上，控温测温精度高，温度稳定性和均匀性好，可满足冷背景、高真空特殊使用环境下大视场红外仪器的辐射定标。

Description

一种低温大面源黑体辐射源

技术领域

本实用新型涉及一种低温大面源黑体辐射源，用于遥感仪器的红外定标。

背景技术

目前，国内外常用的面源黑体辐射源采用平板形、微螺纹槽、平行V形槽、薄壁蜂窝状、同心V形槽等形状作黑体辐射面。有些结构制作工艺复杂，如蜂窝状面，蜂窝壁上下温差大，严重影响辐射面的温度均匀性，表面喷涂较为困难，易造成涂黑层厚薄不匀，影响黑体的光谱特性。这类黑体大部分温度范围不宽，有效辐射面较小，并且不带降温传热装置，不适宜在冷背景高真空环境条件下对遥感仪器进行红外辐射定标。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种大辐射面，高有效发射率且能适应低温高真空特殊使用环境的黑体辐射源。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种低温大面源黑体辐射源，包括辐射体，辐射体设于辐射体框架内，辐射体与辐射体框架之间的固定端通过绝热装置隔热，在辐射体的辐射面上设有面罩，在辐射体的背面设有辐射体后盖，其特征在于，辐射体的辐射面表面经发黑和喷涂黑漆处理，铜辫通过压板设于辐射体的两侧，在辐射体的背后开有槽沟，在辐射体内的中心位置设有铂电阻，在辐射体内设有十三对热电偶，铂电阻与热电偶连接用以加热辐射体的加热控温测温电路，辐射体包括铝基体，在铝基体的表面形成有相间的黑体辐射腔。

本实用新型的辐射面表面经发黑和喷涂黑漆处理，保证辐射面有很高的发射率；在黑体辐射面上形成了一个个相间的小的黑体辐射腔，产生了微腔效应，大大提高了黑体辐射面的有效发射率；通过加热控温测温电路可以对本实用新型的温度进行控制；当应用于低温冷背景和真空环境时，将降温热传导装置与真空罐热沉连接，可获得理想的深低温。

本实用新型的控温测温装置为铂电阻四线制输入，输出为4～20mA，温度分辨率为0.001℃，控温精度为±0.03℃，温度稳定性十分理想，加热电源采用变压器隔离供电，配用全隔离单相桥式全控整流模块，加热电压由装置前电压表指示；多路温度巡检仪由连接电缆输入十三路热电偶的电势值，对辐射面温场进行监测。装置还配有RS232接口，可与计算机连接，进行数据传输，并由前面板发光管显示通讯状态。

本实用新型基于黑体辐射原理及斯蒂芬-玻尔兹曼定律，其优点是：有效辐射面大，为650×650mm²，辐射面加工成许多正方锥微型槽，辐射面采用发黑和喷涂黑漆处理处理，有效发射率高达0.985以上，控温测温精度高，温度稳定性和均匀性好，配以铜辫降温，最低可达180K以下，可满足冷背景、高真空特殊使用环境下大视场红外仪器的辐射定标。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种低温大面源黑体辐射源的结构图；

图2为本实用新型的辐射体的立体示意图；

图3为本实用新型的电路图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本实用新型。

实施例

如图1所示，为本实用新型提供的一种低温大面源黑体辐射源，包括辐射体1、保护罩2、辐射体框架3、上盖板4、面罩5、垫条6、双螺纹套7、铜辫8、第一隔温垫9、隔温套10、第二隔温垫11、垫块12、辐射体后盖13、热电偶冷端14、手柄15、侧板16、下盖板17、底脚18及压板19。

辐射体1安装在辐射体框架3内，之间用螺丝固定，固定端用绝热装置隔热，使辐射体不能与安装支架进行热交换。如图1所示，隔热装置为第一隔温垫9、隔温套10及第二隔温垫11。在辐射体1的辐射面上设有面罩5，在辐射体1的背面设有辐射体后盖13，最后辐射体框架3的上下端分别用上盖板4及下盖板17盖住。

辐射体1的辐射面表面经发黑和喷涂黑漆处理，保证辐射面有很高的发射率，铜辫8通过压板19设于辐射体1的两侧，以达到降温的目的。在辐射体1的背后开有若干槽沟，用来埋置加热丝，加热丝采用非均匀绕制方法，以获得良好的辐射面温度均匀性。在辐射体1中心位置放置2支标准的PT1000铂电阻，一支用来控温，另一支用来测温，通过电缆座直接引出至数字电压表电阻档(四线制)，测量辐射体的温度，由辐射体侧面的孔内插入，并加以固定。在辐射体1背面不同位置放置十三对热电偶，由辐射体侧孔放入，不同的侧孔位置和深度反应热电偶所处的不同位置，用以监测辐射面的均匀程度。

铂电阻与热电偶连接用以加热辐射体1的加热控温测温电路。

如图2所示，辐射体1采用导热良好的LY-12纯铝材料加工而成，在铝块上加工有多个有序排列的深为25mm且顶角为14°的正方锥体，该锥体的底边尺寸为7.6mm×7.6mm，底部夹角为53.13°，在辐射体1的辐射面上形成了一个个相间的小黑体辐射腔，产生了微腔效应，大大提高了黑体辐射面的有效发射率。辐射体1的辐射面表面经发黑和喷涂黑漆处理，保证辐射面有很高的发射率。

如图3所示，为本实用新型的电路图，加热控温测温电路包括加热控温电路及巡检电路，220V电源经电源开关及保险丝分别与加热控温电路及巡检电路相连。

如图3所示，加热控温电路包括一个20Pin的控温仪接线端子及电源变压器，220V电源经电源开关及保险丝后分别与电源变压器的初级、轴流风机、同步变压器的初级及开关电源相连，220V电源还连接控温仪接线端子的第19引脚及第20引脚。220V电源通过开关电源变换为+5V供接口使用。同步变压器的初级连接轴流风机，电源变压器的次级通过第二电源开关接入全控整流模块。全控整流模块的型号为DQZ-220D15，电源变压器的次级接入全控整流模块的第1及第2引脚。同步变压器的次级直接接入全控整流模块，与该模块的第5及第6引脚相连。在全控整流模块的第3及第4引脚上分别连接有扼流器和加热丝，加热丝设于槽沟内，在加热丝上并联电容和电压表。全控整流模块的COM端连接控温仪接线端子的第6及第7引脚，控温仪接线端子的第8、第9及第10引脚连接第一RS232口的Tx端、Rx端及COM端。在第一RS232口的Tx端口与COM端口之间及第一RS232口的Rx端口与COM端口之间分别连接有一个发光二极管电路。铂电阻与控温仪接线端子的第1、第2、第3及第4引脚相连。

巡检电路包括24Pin的巡检仪接线端子，十三对热电偶与巡检仪接线端子的第1至第15引脚相连，十三对热电偶的公共端接入第17引脚。第二RS232口的Rx端口与巡检仪接线端子的第19引脚相连，第二RS232口的Tx端口通过第一二极管K1分别连接巡检仪接线端子的第20引脚及第一电阻R1，第一电阻R1连接三极管的基极，第二RS232口的COM端口分别连接巡检仪接线端子的第18引脚及三极管的射极，在三极管的基极与射极之间跨接并联的第二电阻R2及第二二极管K2，在三极管的集电极上连接有串联的发光二极管K3及第三电阻R3。

20Pin的控温仪接线端子及24Pin的巡检仪接线端子安装在框架的背后下方，一个用来控温，另一个用来监测辐射面的温度。两接线端子通过连接电缆分别和高精度控温测温仪及多路温度巡检仪连接，由高精度控温测温仪对辐射体1进行控温和测温，由多路温度巡检仪对辐射体1的辐射面温场分布进行监测。并可以通过第一RS232口及第二RS232口连接电脑，进行数据传输，并由发光二极管显示通讯状态。

Claims (6)

1.一种低温大面源黑体辐射源，包括辐射体(1)，辐射体(1)设于辐射体框架(3)内，辐射体(1)与辐射体框架(3)之间的固定端通过绝热装置隔热，在辐射体(1)的辐射面上设有面罩(5)，在辐射体(1)的背面设有辐射体后盖(13)，其特征在于，辐射体(1)的辐射面表面经发黑和喷涂黑漆处理，铜辫(8)通过压板(19)设于辐射体(1)的两侧，在辐射体(1)的背后开有槽沟，在辐射体(1)内的中心位置设有铂电阻，在辐射体(1)内设有十三对热电偶，铂电阻与热电偶连接用以加热辐射体(1)的加热控温测温电路，辐射体(1)包括铝基体，在铝基体的表面形成有相间的黑体辐射腔。

2.如权利要求1所述的一种低温大面源黑体辐射源，其特征在于，所述黑体辐射腔为正方锥体。

3.如权利要求2所述的一种低温大面源黑体辐射源，其特征在于，所述正方锥体深25mm，顶角为14°，底部尺寸为7.6mm×7.6mm，底部夹角为53.13°。

4.如权利要求1所述的一种低温大面源黑体辐射源，其特征在于，所述加热控温测温电路包括加热控温电路及巡检电路，220V电源经电源开关及保险丝分别与加热控温电路及巡检电路相连。

5.如权利要求4所述的一种低温大面源黑体辐射源，其特征在于，所述加热控温电路包括电源变压器，220V电源经电源开关及保险丝后分别与电源变压器的初级、轴流风机、同步变压器的初级及开关电源相连，同步变压器的初级连接轴流风机，电源变压器的次级通过第二电源开关接入全控整流模块，同步变压器的次级直接接入全控整流模块，在全控整流模块上连接有扼流器和加热丝，加热丝设于所述槽沟内，在加热丝上并联电容和电压表，全控整流模块的COM端通过控温仪接线端子连接第一RS232口，在第一RS232口的Tx端口与COM端口之间及第一RS232口的Rx端口与COM端口之间分别连接有一个发光二极管电路，所述铂电阻与控温仪接线端子相连。

6.如权利要求4所述的一种低温大面源黑体辐射源，其特征在于，所述巡检电 路包括巡检仪接线端子，所述十三对热电偶与巡检仪接线端子相连，第二RS232口的Rx端口与巡检仪接线端子相连，第二RS232口的Tx端口通过第一二极管K1分别连接巡检仪接线端子及第一电阻R1，第一电阻R1连接三极管的基极，第二RS232口的COM端口分别连接巡检仪接线端子及三极管的射极，在三极管的基极与射极之间跨接并联的第二电阻R2及第二二极管K2，在三极管的集电极上连接有串联的发光二极管K3及第三电阻R3。 

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