CN206695913U - 一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置。包括位于上部的面源黑体箱和位于下部的温控箱，面源黑体箱前部内安装有面源黑体辐射体，面源黑体箱后部安装有散热扇；面源黑体辐射体由同心环状球面结构体构成；面源黑体辐射体前端面是同心环状球面结构，表面涂覆有黑漆，作为辐射面使用；后端面是一个平面结构，表面粘附有电加热膜；顶部有两个圆孔深入辐射体中心点，用于固定安装铂电阻传感器；底部有两个螺纹孔用于固定辐射体；本实用新型能够提高面源黑体的发射率，便于扩展面源黑体辐射体的面积，辐射面采用特殊的同心环状球面结构能形成微腔效应，使辐射面保持稳定的温场，制作工艺简单，有利于红外辐射测温仪、红外热像仪的标定。

Description

一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置

技术领域

本发明涉及一种黑体辐射源装置，尤其是涉及一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置，可方便应用于红外辐射测温仪、红外热像仪的红外标定，属于面源黑体辐射源技术领域。

背景技术

面源黑体作为一种标准的辐射源，广泛应用于红外辐射测温仪、红外热像仪的红外标定中。对于面源黑体辐射源，不同的面型结构和涂层，其发射率差异很大。

国内外常用的面源黑体辐射源多采用平板形或者螺纹形作为黑体辐射面。这种面源结构单一，表面喷漆薄厚不均匀，会影响黑体的光谱特性和辐射面的温度均匀性，不利于红外辐射标定。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供了一种低温面源黑体辐射源，能有效提高面源黑体的发射率，有效发射率高达0.965以上。所述低温指的是20-100摄氏度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明包括位于上部的面源黑体箱和位于下部的温控箱，温控箱通过底座支架支撑起来，面源黑体箱和温控箱之间通过温控箱隔板连接并相隔绝内部空间，面源黑体箱的前部和后部之间通过面源黑体箱隔板相分隔，面源黑体箱前部内安装有面源黑体辐射体，面源黑体辐射体通过底端的辐射体固定件安装固定在面源黑体箱的前端面，面源黑体辐射体后端和周围设有辐射体隔板，面源黑体辐射体和辐射体隔板之间填充有保温层；面源黑体箱后部安装有用于散热的散热扇，散热扇通过散热固定板固定安装在面源黑体箱后端面，散热扇正对的面源黑体箱后端两侧面开有用于散热透气的散热小孔；温控箱前端面设有控制开关按钮和操作显示面板；温控箱后端面设有RS232通讯传输接口和电源接口。

本发明的温度控制系统位于面源黑体辐射源装置的温控箱内，温度控制系统主要由控温仪、温控前面板、控温操作面板、线路板组成，控温仪和线路板置于温控箱体内，控温操作显示面板置于温控前面板上，温控前面板固定在温控箱的前面。

所述的面源黑体辐射体是一块纯铜制成的同心环状球面结构体，同心环状球面结构体外观呈现“类圆柱体”，“类圆柱体”的前端面是同心环状球面结构，前端面表面涂覆有黑漆，作为辐射面使用；后端面是一个平面结构，后端面表面粘附有电加热膜；顶部设有深入到同心环状球面结构体中心的两个圆孔，用于固定安装铂电阻传感器；底部设有用于同心环状球面结构体到辐射体固定件的两个螺纹孔。

同心环状球面槽间形成小的温腔效应，降低槽尖和槽底的温差，使得同心环状球面形成稳定的温场，辐射面上温度稳定性和均匀性好。

本发明的面源黑体辐射源辐射面设计成近似菲尼尔透镜结构的同心环状球面结构，与菲尼尔透镜面的区别在于辐射面上焦点和表面在同一侧，在其表面进行覆盖黑漆涂层处理，作为反射面使用。

铂电阻传感器、电加热膜和所述散热扇均通过电线连接到温控箱内的控制器中。

所述铂电阻传感器用以辐射体的测温控制，铂电阻传感器输出端经过穿设于面源黑体箱隔板和温控箱隔板的电线连接到温控箱中。

所述的同心环状球面结构体的非辐射面为光滑平面，辐射面为涂有黑漆的近似反菲尼尔透镜面，具体是由多个同轴内凹的同心环状球面组成，所有同心环状球面的球心重合并且位于同心环状球面的前方。

所述的保温层由纤维棉填充构成。

所述的同心环状球面结构体采用纯铜制成。

所述的辐射体固定件采用耐高温的聚四氟乙烯材料制成。

本发明的有益效果是：

本发明辐射体的辐射面是一种特殊的同心环状球面结构，并且辐射体表面覆盖耐高温高发射率的黑漆涂层，这种结构设计扩展了面源黑体辐射面的面积，能有效提高面源黑体的发射率，同心环状球面结构的锯齿形凹槽辐射面能够形成稳定的微型温场效应。

附图说明

图1为本发明装置的主视图；

图2为本发明装置的侧视图；

图3为本发明装置的后视图；

图4为面源黑体辐射体的结构示意图；

图5为同心环状球面结构体的设计原理示意图；

图6为同心环状球面结构体的结构示意图；

图7为同心环状球面结构体的底面示意图；

图8为同心环状球面结构体的截面示意图。

图中：面源黑体箱1、保温层2、辐射体固定件3、面源黑体辐射体4、铂电阻传感器5、电加热膜6、辐射体隔板7、面源黑体箱隔板8、散热固定板9、散热扇10、温控箱隔板11、温控箱12、底座支架13、散热扇保护罩14、电源接口15、RS232接口16、同心环状球面结构体17、凸透镜18、菲尼尔透镜19、螺纹孔20、球心21、同心环状球面22、同心环状球面结构23、凹槽24、圆孔25、椭圆形弧线26、控制开关按钮27、辐射面保护罩28、操作显示面板29、散热小孔30。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的说明。

如图1所示，本发明具体实施包括位于上部的面源黑体箱1和位于下部的温控箱12，温控箱12通过底座支架13支撑起来，面源黑体箱1和温控箱12之间通过温控箱隔板11连接并相隔绝内部空间，温控箱12前端面设有控制开关按钮27和操作显示面板29，面源黑体箱前端设有面源黑体辐射面保护罩28，用于保护面源黑体辐射体4的辐射面。

如图2和图3所示，面源黑体箱1后端安装有用于散热的散热扇，散热扇正对的面源黑体箱1两侧面开有用于散热透气的圆形小孔30；位于上部的面源黑体箱1后端面设有散热扇保护罩14，位于下部的温控箱12的后端面设有电源接口15和RS232接口16。

如图4所示，面源黑体箱1前部内安装有面源黑体辐射体4，面源黑体辐射体4通过底端的辐射体固定件3安装固定在面源黑体箱的前端面，面源黑体辐射体4后端和周围设有辐射体隔板7，面源黑体辐射体4和辐射体隔板7之间填充有保温层2，保温层2纤维棉构成；面源黑体辐射体4辐射面是一种同心环状球面结构，表面涂覆有黑漆，黑漆采用NEXTEL811-21是一种黑色的特殊颜粘合剂，面源黑体辐射体4外表面黏附有电加热膜6，用于面源黑体辐射体4的加热，面源黑体辐射体内部安装有铂电阻传感器5，面源黑体箱1的前部和后部之间通过面源黑体箱隔板8相分隔，面源黑体箱1后部安装有用于散热的散热扇10，散热扇10通过散热固定板9固定安装在面源黑体箱1后端面。

铂电阻传感器5、电加热膜6和散热扇10均通过电线连接到温控箱12内的控制器中。铂电阻传感器5用以辐射体4的测温控制，铂电阻传感器5输出端经过穿设于面源黑体箱隔板8和温控箱隔板11的电线连接到温控箱12中。

如图5和图6所示，本发明的设计原理示意图，凸透镜18的表面是一种球面结构，菲尼尔透镜19的表面是由多个扇形球面构成的结构，从菲尼尔透镜19结构可以看出，该透镜有数个同心圆组成。这种球面结构有共同的球心21，可理解为凸透镜18连续表面部分向下“坍塌”造成的这种结构，从剖面上看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，但焦点和菲尼尔透镜面不在同一侧，分别在两侧。

同心环状球面结构体17的非辐射面为光滑平面并朝向后端，辐射面为涂有黑漆的近似菲尼尔透镜面，具体是由多个同轴内凹的同心环状球面22组成，所有同心环状球面22的球心21重合并且位于同心环状球面22的前方，使得其表面与菲尼尔透镜面布置相反。

具体实施的同心环状球面结构体17采用纯铜制成。

如图7和图8所示，同心环状球面结构体17其外端面为光滑的平面结构，内端面为一系列锯齿凹槽结构，相当于在表面开有内凹的中心球面槽和中心球面槽周围的多道环形凹槽24，中心部分的中心球面槽是椭圆型弧线26，每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，环形凹槽24的槽面组成了多个同心环状球面，作为同心环状球面结构体17的辐射面。这种结构扩展了面源黑体辐射体的辐射面面积；其表面覆盖耐高温高发射率的黑漆涂层，同心环状球面槽间形成小的温腔效应，降低槽尖和槽底的温差，便于每个同心环状球面槽之间形成稳定的温场。同心环状球面结构体17侧面一端开有两个深入结构体中心点圆孔25，用于固定安装铂电阻传感器；另一侧面开有两个螺纹孔20用于将辐射体安装固定在面源黑体箱前端面。

Claims (7)

1.一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置，其特征在于：

包括位于上部的面源黑体箱(1)和位于下部的温控箱(12)，底座支架(13)安装在温控箱(12)底部，面源黑体箱(1)和温控箱(12)之间通过温控箱隔板(11)连接并相隔绝内部空间，面源黑体箱(1)的前部和后部之间通过面源黑体箱隔板(8)相分隔，面源黑体箱(1)前部内安装有面源黑体辐射体(4)，面源黑体辐射体(4)通过底端的辐射体固定件(3)安装在面源黑体箱(1)前端面，面源黑体辐射体(4)后端和周围设有辐射体隔板(7)，面源黑体辐射体(4)和辐射体隔板(7)之间填充有保温层(2)；面源黑体箱(1)后部安装有用于散热的散热扇(10)，散热扇(10)通过散热固定板(9)固定安装在面源黑体箱(1)后端面，散热扇(10)正对的面源黑体箱(1)后端两侧面开有用于散热透气的散热小孔(30)；温控箱(12)前端面设有控制开关按钮(27)和操作显示面板(29)。

2.根据权利要求1所述的一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置，其特征在于：所述的面源黑体辐射体(4)采用同心环状球面结构体(17)，同心环状球面结构体(17)前端面是同心环状球面结构(23)，前端面表面涂覆有黑漆，作为辐射面使用；后端面是一个平面结构，后端面表面粘附有电加热膜(6)；顶部设有深入到同心环状球面结构体(17)中心的两个圆孔(25)，用于固定安装铂电阻传感器(5)；底部设有用于同心环状球面结构体(17)到辐射体固定件(3)的两个螺纹孔(20)。

3.根据权利要求2所述的一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置，其特征在于：所述铂电阻传感器(5)用以辐射体(4)的测温、校准控制，铂电阻传感器(5)输出端经过穿设于面源黑体箱隔板(8)和温控箱隔板(11)的电线连接到温控箱(12)中。

4.根据权利要求2所述的一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置，其特征在于：所述的同心环状球面结构体(17)的非辐射面为光滑平面，辐射面为涂有黑漆的近似反菲尼尔透镜面，具体是由多个同轴内凹的同心环状球面(22)，所有同心环状球面(22)的球心(21)重合并且位于同心环状球面(22)的前方。

5.根据权利要求1所述的一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置，其特征在于：所述的保温层(2)由纤维棉填充构成。

6.根据权利要求2所述的一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置， 其特征在于：所述的同心环状球面结构体(17)采用纯铜制成。

7.根据权利要求1所述的一种高有效发射率的低温面源黑体辐射源装置，其特征在于：所述的辐射体固定件(3)采用耐高温的聚四氟乙烯材料制成。