一種真空黑體輻射源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種黑體，尤其是涉及一種用于星載定標(biāo)的真空黑體輻射源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著紅外遙感技術(shù)的快速發(fā)展，紅外遙感被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域和地球勘探、天氣預(yù)報(bào)、環(huán)境監(jiān)測等民用領(lǐng)域。然而所有的紅外探測儀器都需要經(jīng)過黑體標(biāo)定后方可使用，黑體作為標(biāo)準(zhǔn)輻射源，其作用日益突出。如用于輻射溫度計(jì)、熱成像系統(tǒng)等輻射測溫設(shè)備的標(biāo)定，研究各種物質(zhì)表明的熱輻射特性以及輔助測量材料表面發(fā)射率等。此外，在航空航天領(lǐng)域上，通常用黑體模擬紅外目標(biāo)。航天熱紅外遙感是天基對地觀測系統(tǒng)的重要觀測手段，而高精度的星載定標(biāo)系統(tǒng)(星載黑體)，對于保持紅外載荷高穩(wěn)定性和高精度的觀測水平具有決定性作用。
[0003]目前，以定量化要求最高的風(fēng)云氣象衛(wèi)星為例，星上黑體的相對定標(biāo)精度在IK?2K之間。如風(fēng)云二號掃描輻射計(jì)采用口徑20mm腔式黑體，相對定標(biāo)準(zhǔn)確度1.5K?2K，而風(fēng)云三號A星中分辨率光譜成像儀紅外分光計(jì)和地球輻射探測儀采用口徑150_和10mm的面黑體，相對定標(biāo)精度IK?1.5K。為了使得衛(wèi)星紅外遙感量值連接到國際公認(rèn)的測量標(biāo)準(zhǔn)上，需要不同衛(wèi)星的紅外遙感量值合并成為一個(gè)長期的觀數(shù)據(jù)集，降低或者避免衛(wèi)星之間差異造成的量值漂移的影響，使紅外遙感滿足對測量精度和長期穩(wěn)定性的測量要求?；谀壳暗男巧虾隗w定標(biāo)精度不高，量值無法計(jì)量等制約我國紅外遙感發(fā)展的瓶頸問題，急需研究新一代星載定標(biāo)亮度的溫度標(biāo)準(zhǔn)黑體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種滿足對測量精度和長期穩(wěn)定性的測量要求的真空黑體輻射源。
[0005]本發(fā)明提供了一種用于星載定標(biāo)的真空黑體輻射源，其包括:圓柱形的黑體外筒；黑體腔體，所述黑體腔體包括第一部分和第二部分;至少一個(gè)加熱組件，其用于對所述黑體腔體進(jìn)行加熱，其特征在于:所述黑體腔體位于所述外筒內(nèi)，在所述黑體腔體和所述外筒之間設(shè)置有定位支架。
[0006]其中，在黑體外筒的一端設(shè)置有電路連接板。
[0007]其中，所述第一部分和第二部分為一體式結(jié)構(gòu)。
[0008]其中，所述至少一個(gè)加熱組件包括加熱絲。
[0009]本發(fā)明還提供了一種真空黑體輻射源控制系統(tǒng)，其包括前述的真空黑體輻射源，還包括:標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)組、至少一個(gè)溫度控制器和測溫儀。
[0010]其中，所述標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)組包括至少一支鉑電阻溫度計(jì)。
[0011]本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)云氣象衛(wèi)星的高穩(wěn)定性高精度黑體，該黑體為高精密真空黑體輻射源，該黑體輻射源具有口徑大、穩(wěn)定性好、發(fā)射率高和溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，滿足了航天航空黑體的需求。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的真空黑體輻射源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為真空黑體輻射源的控制系統(tǒng)；
[0014]圖3為本發(fā)明的溫度控制器的溫度控制原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下述的說明只是為了便于對發(fā)明進(jìn)行解釋，而不作為對其范圍的具體限定。
[0016]圖1所示為本發(fā)明的真空黑體輻射源的結(jié)構(gòu)示意圖。所述真空黑體輻射源包括圓柱形的外筒1，所述外筒I可由金屬或其他合適的材料制成，所述外筒I的外圍具有不銹鋼外殼2，在所述不銹鋼外殼2的下方具有用于支撐所述不銹鋼外殼2的至少兩個(gè)支架3，在所述外筒I內(nèi)具有腔體5，所述腔體5包括第一部分和第二部分，所述第一部分為圓柱形空腔，所述第二部分為圓錐形腔底，所述第一部分和第二部分組裝在一起，或者所述第一部分和第二部分為一體式結(jié)構(gòu)，所述腔體5可由一整體塊材加工而成，優(yōu)選所述腔體5第一部分的長度為100-300mm，進(jìn)一步優(yōu)選為200mm或218mm，所述腔體5的第一部分的直徑優(yōu)選為60-120mm，進(jìn)一步優(yōu)選為80mm或92mm，其中所述腔體5的第一部分和第二部分可采用無氧銅制成，所述第一部分和第二部分可采用不同的材料。所述圓錐形腔底的一側(cè)為向內(nèi)凹的圓錐形，另一側(cè)為圓柱體的底托，在所述底托上設(shè)置有溫度計(jì)插槽6，所述溫度計(jì)插槽6的長度為底托最大長度尺寸的一半以上，從而實(shí)現(xiàn)插槽內(nèi)溫度計(jì)的溫度測量的準(zhǔn)確性。在所述腔體5的內(nèi)壁行進(jìn)一步涂有Pyromark 1200黑漆，所述黑漆涂層發(fā)射率為0.92，通過STEEP 3蒙特卡羅模擬軟件計(jì)算出空腔法向平均有效發(fā)射率為0.9962。
[0017]在所述腔體的外側(cè)壁上與外筒I的內(nèi)表面之間設(shè)置有定位支架，所述腔體的第一部分和第二部分的連接處的外側(cè)壁上設(shè)置有主加熱組件7，在第一部分的中間位置的外側(cè)壁處設(shè)置有第一附加熱組件8，在第一部分的端口位置的外側(cè)壁上設(shè)置有第二附加熱組件9，如圖1所示，在所述主加熱組件7、第一附加熱組件8和第二附加熱組件9的位置處分別具有定位支架，所述定位支架將腔體5固定在黑體的外筒I的內(nèi)部，從而腔體5的中心軸線與外筒1、外殼2的中心軸線相重合，所述主加熱組件7、第一附加熱組件8和第二附加熱組件9可以為加熱絲或加熱膜或加熱塊等形式，當(dāng)采用加熱絲時(shí)，在加熱絲外采用陶瓷管包裹，并且所述主加熱組件7、第一附加熱組件8和第二附加熱組件9位于外殼2和腔體5之間，另外在每個(gè)加熱組件的加熱位置處設(shè)置有測溫孔，該測溫孔在靠近黑體的腔體外側(cè)壁處，優(yōu)選所述測溫孔位于所述定位支架上，更優(yōu)選測溫孔位于腔體的外側(cè)壁上，所述測溫孔用于安裝高精度鉑電阻溫度計(jì)，所述鉑電阻溫度計(jì)與所述腔體5的外側(cè)壁盡可能的接觸，使得溫度計(jì)能夠監(jiān)測黑體的腔體中各個(gè)位置的溫度變化。
[0018]為提高黑體的溫度穩(wěn)定性和均勻性，本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置第三附加熱組件10，所述第三附加熱組件作用于黑體腔體5的外側(cè)，優(yōu)選第三加熱組件10為包裹整個(gè)外筒I的加熱膜，從而對外筒進(jìn)行整體加熱，使得黑體腔體5內(nèi)部的溫場均勻分布，所述第三附加熱組件10的外面包裹一層聚四氟乙烯保溫層4，所述保溫層4與外殼2相接觸，因此，保溫層4位于第三加熱組件10和外殼2之間。針對四個(gè)加熱組件，本發(fā)明采用兩級四段方式進(jìn)行控溫，通過主加熱組件7，第一附加熱組件8，第二附加熱組件9和第三附加熱組件10進(jìn)行加熱，當(dāng)采用加熱絲時(shí)，在加熱絲外采用陶瓷管包裹，進(jìn)一步優(yōu)選所述加熱組件為加熱膜，保證加熱電路的正常工作。
[0019]在黑體外筒I的一